Рабочие условия. Практическое занятие №1

Практическое занятие №1

Методика расчета физических свойств нефти и газа

1. Единицы измерения количества вещества:

1) масса m, кг;

2) объем v, м³;

3) число молей n, кмоль.

2. Физические свойства:

1) Плотность – масса единицы объема (кубического метра) вещества, кг/м³,

= m/v; (1)

2) Массовый объем – объем единицы массы (одного килограмма) вещества, м³/кг,

v_m = v/m = 1/. (2)

3)Молярная (молекулярная) масса – масса одного киломоля вещества, кг/кмоль,

М = m/n. (3)

4) Молярный объем – объем одного киломоля вещества, м³/кмоль,

V_n = v/n. (4)

Физические свойства связаны между собой соотношениями:

М = /v_m; (5)

М = /V_n. (6)

Молярная масса газа рассчитывается по его составу:

М_г = М_i·y_i, (7)

где М_i – молярная масса i-го компонента; y_i – молярная концентрация i-го компонента в долях единицы.

Молярная масса нефти рассчитывается по ее фракционному составу при заданной температуре кипения:

М_н = М_i·х_i, (8)

где М_i - молярная масса i-й фракции нефти, рассчитывается по формуле Воинова в зависимости от средней температуры кипения t_ср (^оС):

М_i = 60 + 0,3·t_ср + 0,001·t²_ср; (9)

х_i - 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 Т_о = 273,15 К (0 °С);

давление Р_о = 760 мм рт. ст. (101 325 Па);

Стандартные условия (СтУ):

температура Т_ст = 293,15 К (20 °С);

давление Р_о = 760 мм рт. ст. (101 325 Па);

Британские условия (БрУ):

температура Т_бр = 288,15 К (15 °С);

давление Р_о = 760 мм рт. ст. (101 325 Па);

Рабочие условия

рабочая температура процесса Т_р;

рабочее давление процесса Р_р.

Нормальные условия применяются при расчете физических процессов, стандартные и британские условия - при коммерческих расчетах.

Для газообразного состояния вещества молярный объем равен:

- при нормальных условиях V_о = 22,414 нм³/кмоль;

- стандартные условия V_ст = 24,055 ст.м³/кмоль;

- британские условия V_бр = 23,664 м³/кмоль.

- рабочие условия

V_р = V_о·P_о·Т_р·Z_р/Р_р·Т_о;

V_р = V_ст·P_о·Т_р·Z_р/Р_р·Т_ст; (10)

V_р = V_бр·P_о·Т_р·Z_р/Р_р·Т_бр.

Коэффициент сжимаемости газа Z_р зависит от рабочих условий. Для идеального газа при любых термодинамических условиях Z_р = 1. Для реального газа коэффициент сжимаемости определяется по графику или рассчитывается по эмпирическим формулам в зависимости от приведенных параметров:

- приведенная температура

Т_пр = Т_р/Т_кр = , (11)