[发明专利]一种确定采出天然气降温过程冷凝液量的方法

权利要求书

1.一种确定采出天然气降温过程冷凝液量的方法，依次包括以下步骤：

第一步：采用带活塞、体积为V₁的高压钢瓶基于保压取样法，在现场取得高压天然气样品，将其置于高低温试验箱中；

第二步：利用高低温试验箱对取得天然气样品的钢瓶进行升温，让其温度达到现场气源温度T₁甚至更高，待钢瓶中温度T₁、压力P₁稳定后，采用色谱仪对天然气样品进行全组分分析，获得原料天然气组成实验值y_i1；

第三步：调节高低温试验箱温度，将钢瓶温度降低至现场低温处理装置温度T₂，待钢瓶中温度T₂、压力P₂稳定后，再次采用色谱仪对钢瓶上部的平衡气相进行全组分分析，获得平衡气相组成实验值y_i2；

第四步：进行天然气闪蒸模拟计算，过程如下：

(1)按照下式计算天然气i组分的初始相平衡常数E_i⁰：

T_r＝T₂/T_c

P_r＝P₂/P_c

式中T_c、P_c分别为天然气i组分的临界温度、临界压力；

ω_i为天然气i组分的偏心因子；

假设T₂、P₂下天然气的初始液化分率e为0.1，定义如下函数关系式：

式中c为天然气中气体组分总数；

判断|F(e)'|≤10^-4是否成立，如果成立，e为0.1；如果不成立，计算的数值，将的计算结果重新赋值给e，再次计算F(e)、F(e)'，直至满足|F(e)'|≤10^-4，确定e的数值，并计算得到平衡气相组成计算值y_i3、平衡液相组成计算值x_i3：

(2)对于平衡气相，选择PR状态方程，结合真实气体状态方程，有：

a_ij＝(a_ia_j)^0.5(1-k_i-j)

a_c＝xx(1)R²T_c²/P_c

b_i＝xx(2)RT_c/P_c

m＝0.37464+1.54226ω_i-0.26992ω_i²

k_i-j＝k_CH4-j＝xx(3)(ω_j^0.5-ω_CH4^0.5)

式中i、j为天然气组分；

k_i-j为天然气i组分与j组分之间的二元交互作用系数；

k_CH4-j为CH₄与其余组分的二元交互作用系数；

ω_CH4为CH₄的偏心因子；

ω_j为其余组分的偏心因子；

对未知参数xx(1)、xx(2)和xx(3)均设初值为0.001，求解得到T₂、P₂条件下平衡气相的偏差因子Z_g，采用下式计算平衡气相i组分的逸度系数f_ig：

同理求得平衡液相的偏差因子Z_l、平衡液相i组分的逸度系数f_il；

计算此时天然气i组分的平衡常数E_i：

如果式∑|y_i2-y_i3|≤10^-3成立，直接确定xx(1)、xx(2)、xx(3)、e、y_i3和x_i3；

如果∑|y_i2-y_i3|≤10^-3不成立，基于最小二乘法重新给参数xx(1)、xx(2)和xx(3)设初值，用计算得到的E_i代替E_i⁰，重新进行天然气闪蒸模拟计算，直至∑|y_i2-y_i3|≤10^-3成立为止，确定xx(1)、xx(2)、xx(3)、e、y_i3和x_i3；

第五步：计算T₂温度下钢瓶中天然气的产液烃量m_L：

m_L＝e·n₁·M_L

式中：P₁、T₁、V₁、Z₁和n₁分别为原料气压力、温度、取样钢瓶体积、偏差因子和物质的量；

P_s、T_s、V_s分别为标准条件下压力、温度、原料气体积；

M_L为T₂温度下平衡液相的摩尔质量，g/mol；

M_i为T₂温度下平衡液相中i组分的摩尔质量，g/mol；

第六步：求得T₂温度下单位体积天然气的冷凝液量为m_L/V_s。