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根據(jù)真實(shí)氣體狀態(tài)方程(pV=ZnRT,式中n為氣體的摩爾數(shù)),采用Bumett關(guān)系式計(jì)算天然氣壓縮因子,則校正前與校正后的體積關(guān)系為:
其中,令j=Z校正Z未校正,則j 即為高酸性天然氣流量計(jì)量的體積校正系數(shù)。
1.實(shí)例1(管輸天然氣)
某管輸天然氣中CH4摩爾分?jǐn)?shù)為99.73%,CO2摩爾分?jǐn)?shù)為0.27%,操作壓力為8.2 MPa(壓力),溫度為40℃,試求天然氣壓縮因子。
1.1 計(jì)算平均臨界壓力(p′c)及平均臨界溫度(T′c) 平均臨界壓力(p′c)及平均臨界溫度(T′c)計(jì)算結(jié)果見表1。
1.2 計(jì)算平均對(duì)比壓力(p′r)及平均對(duì)比溫度(T′r)
1.3 計(jì)算天然氣壓縮因子(Z)
采用標(biāo)準(zhǔn)圖表法,查表得Z=0.9;采用AGA8—92DC方法計(jì)算,得到Z=0.896?。常?;采用Bumett關(guān)系式計(jì)算,得到Z=0.895?。常罚怠?BR> 標(biāo)準(zhǔn)圖表法與AGA8—92DC法計(jì)算結(jié)果的誤差(δ1)為:δ1=(0.9-0.896?。常梗保埃埃埃福梗丁。常梗剑埃矗埃病。罚?BR> ?。拢酰恚澹簦舴ㄅcAGA8—92DC法計(jì)算結(jié)果的誤差(δ2)為:δ2=(0.895 375-0.896?。常梗保埃埃埃福梗丁。常梗剑埃保保场。玻?BR> 通過計(jì)算實(shí)例1可知,在管輸天然氣的條件下,Bumett法與AGA8—92DC法計(jì)算的天然氣壓縮因子吻合度非常好。因此,可以用Bumett 法替代AGA8—92DC法計(jì)算天然氣壓縮因子,2種方法計(jì)算的天然氣壓縮因子結(jié)果誤差小于0.3%;而標(biāo)準(zhǔn)圖表法的準(zhǔn)確度較Bumett法低。
2.實(shí)例2(高酸性天然氣)
某高酸性氣田天然氣中CH4的摩爾分?jǐn)?shù)為78.250%,C2H6的摩爾分?jǐn)?shù)為0.030%,He的摩爾分?jǐn)?shù)為0.010%,N2的摩爾分?jǐn)?shù)為0.520%,CO2的摩爾分?jǐn)?shù)為8.860%,H2S的摩爾分?jǐn)?shù)為12.330%,操作壓力為8.2MPa(壓力),溫度為40℃,試求天然氣壓縮因子及天然氣流量計(jì)量的體積校正系數(shù)。3.2.1 計(jì)算平均臨界壓力(p′c)及平均臨界溫度(T′c)
平均臨界壓力p′c及平均臨界溫度(T′c)的計(jì)算結(jié)果見表2。
2.2 計(jì)算平均對(duì)比壓力(p′r)及平均對(duì)比溫度(T′r)
2.3 計(jì)算未修正時(shí)的天然氣壓縮因子(Z)
采用標(biāo)準(zhǔn)圖表法,查表得Z=0.81;采用AGA8—92DC方法計(jì)算,得到Z=0.848?。担埃徊捎茫拢酰恚澹簦絷P(guān)系式計(jì)算,得到Z=0.833?。保?。
標(biāo)準(zhǔn)圖表法與AGA8—92DC法計(jì)算結(jié)果的誤差(δ1)為:δ1=(0.81-0.848?。担埃保埃埃埃福矗浮。担埃剑矗担常罚?BR> ?。拢酰恚澹簦舴ㄅcAGA8—92DC 法計(jì)算結(jié)果的誤差(δ2)為:
δ2=(0.833?。保罚埃福矗浮。担埃保埃埃埃福矗浮。担埃剑保福埃丁。罚?BR> 通過實(shí)例2計(jì)算可知:①標(biāo)準(zhǔn)圖表法準(zhǔn)確度低,計(jì)算不方便;②AGA8—92DC計(jì)算方法采用的是迭代算法,雖然準(zhǔn)確度高,但計(jì)算復(fù)雜;③Bumett關(guān)系式雖然準(zhǔn)確度較AGA8—92DC低,但較標(biāo)準(zhǔn)圖表法要高,計(jì)算復(fù)雜程度也比較適中,便于實(shí)現(xiàn)電算化;④實(shí)例2的計(jì)算結(jié)果誤差較實(shí)例1要大,但這與Bumett法與AGA8—9?。玻模梅ㄓ?jì)算的天然氣壓縮因子誤差小于0.3%的結(jié)論并不矛盾,這是因?yàn)?,不論是?biāo)準(zhǔn)圖表法,還是AGA8—92DC法及Bumett法,由于H2S的含量較高(摩爾分?jǐn)?shù)為12.33%),都超出了其適用范圍,使得不確定度相應(yīng)增加了。這也從另一方面說(shuō)明:用常規(guī)方法計(jì)算高酸性天然氣壓縮因子時(shí),必須加以校正。
2.4 采用Wichest-Aziz法計(jì)算校正后的天然氣壓縮因子(Z)
由式(17)得ε=24.94,查Wichest-Aziz天然氣平均臨界溫度校正系數(shù)圖得ε=25。
采用標(biāo)準(zhǔn)圖表法查Standing-Katz圖得Z=0.85;采用Bumett關(guān)系式計(jì)算得知Z=0.860?。福怠?BR>2.5 求高酸性天然氣流量計(jì)量的體積校正系數(shù) 按標(biāo)準(zhǔn)圖表法計(jì)算得知j=0.85/0.81=1.04938;按Bumett關(guān)系式計(jì)算得知j=0.860 85/0.833?。保罚剑保埃常场。玻?BR> 由此可知,對(duì)于高酸性天然氣,校正天然氣壓縮因子、修正天然氣流量的體積測(cè)量值是必需的。如果不進(jìn)行天然氣壓縮因子的校正,常規(guī)天然氣流量計(jì)量的體積量會(huì)偏低,體積偏低量可超過3%。
?。保?duì)于高酸性天然氣,在使用常規(guī)的天然氣計(jì)量?jī)x表測(cè)量其體積流量時(shí),必須對(duì)流量測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正,否則將導(dǎo)致天然氣流量計(jì)量值偏低超過3%。
?。玻祝椋悖瑁澹螅簦粒椋U椒ńY(jié)合Bumett關(guān)系式計(jì)算酸性天然氣的天然氣壓縮因子,在其適用條件范圍內(nèi)[溫度為-12.2~93.3℃,壓力為0~13.789?。叮停校幔嵝越M分(H2S+CO2)的摩爾分?jǐn)?shù)不大于80%],計(jì)算得到的天然氣壓縮因子準(zhǔn)確度較高,適于工程應(yīng)用,也便于實(shí)現(xiàn)電算化。
?。常┽槍?duì)高酸性天然氣,采用Wichest-Aziz校正方法結(jié)合Bumett關(guān)系式計(jì)算的酸性天然氣壓縮因子與直接采用Bumett關(guān)系式計(jì)算的天然氣壓縮因子(替代常規(guī)天然氣流量計(jì)量?jī)x表內(nèi)部計(jì)算的天然氣壓縮因子)之比,可有效地求得天然氣流量計(jì)量?jī)x表的修正系數(shù),從而提高酸性天然氣流量計(jì)量的準(zhǔn)確度。
4)Wichest-Aziz校正方法結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)圖表法計(jì)算酸性天然氣的壓縮因子,雖然比較簡(jiǎn)單,但計(jì)算的酸性天然氣壓縮因子準(zhǔn)確度較低,且不方便,不利于天然氣壓
縮因子電算化的實(shí)現(xiàn)。
天然氣流量計(jì) 甲烷流量計(jì) 氬氣流量計(jì) 沼氣流量計(jì)