天然氣壓縮因子計算及影響因素分析

王春生 徐玉建 田明磊 董國慶 徐暢 陳釗

摘 要：天然氣長輸管道首端與末端之間往往會出現輸差，輸差是影響輸氣成本的一個最關鍵的因素。針對出現的輸差問題，以天然氣組分為基礎，以壓縮因子作為突破口，通過著重理解天然氣壓縮因子的解法與改進來得到控制輸差。以BWRS方程為重點，通過Excel求得方程系數，然后從中解出氣體密度，再代入氣體狀態方程中求得壓縮因子。通過對天然氣壓縮因子的求解，得到影響壓縮因子的主要因素，從而修正到天然氣輸量，以便減少輸差。

關 鍵 詞：輸差;壓縮因子;BWRS方程;影響因素

中圖分類號：TQ 018 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2015）06-1408-04

Calculation of Natural Gas Compressibility Factor and Its Influence Factors

WANG Chun-sheng1，XV Yu-jian1，TIAN Ming-lei1，DONG Guo-qing1，XV Chang1，CHEN Zhao2

（1. Northeast Petroleum University， Heilongjiang Daqing 163318，China;

2. 7th China Petroleum Engineering&Construction Corp， Shandong Qingdao 266300， China）

Abstract： Measurement shortage will often arise between the head and the end of nature gas pipeline which is a vital important influencing factor of transmission cost. Regarding to the phenomenon of measurement shortage， we focused on the compressibility factor and tried to solve the problem by optimizing the calculation method of the compressibility factor so that the phenomenon can be well control. On the basis of BWRS equation， first equation coefficients were obtain by Excel， then the gas density was calculated with these coefficients， finally all these results were put into the gas state equation to obtain the compressibility factor. By solving the gas compressibility factor， its main influencing factors were determined， which could help to correct the throughput of natural gas to keep measurement shortage to the minimum.

Key words： Measurement shortage; Compressibility factor; BWRS equation; Influence factor

天然氣與其他能源材料，例如煤炭和石油相比-天然氣的熱值較高，利用率較高，并且對環境的污染很小。當下，國家大力提倡使用清潔能源，天然氣成為能源的主流已成為不爭的事實。然而在天然氣輸送過程中往往會出現輸差現象，而這一現象除了降低管道輸送過程中的經濟效益外，還會帶來一些安全隱患。因此，如何提高對管道運輸過程中的輸差的控制成為當下一個重要問題。

本文以慶哈管線為研究實例，針對慶哈管線存在輸差現狀，開展研究。結合現場數據，逆推相應管段管存量的計算誤差，以及氣體組成對壓縮因子的影響。最后綜合研究成果及數據結論，了解其他因素的影響。制定具有實際效果的的可行性解決方案，從而指導現場生產實踐，最終達到顯著改善慶哈輸氣管線輸差的目標。

1 壓縮因子

壓縮因子對天然氣計量起著至關重要的作用[1]。在日常生產實驗中，我們對天然氣的各項參數進行計算時，往往將其看成是理想氣體來適應狀態方程的需要。但是在實際中，理想狀態的氣體是不存在的，因此我們便需要一個糾正系數，來對我們計算的結果進行修正，使計算結果更具有準確性更接近于實際情況，而這個修正系數，便是壓縮因子Z，如下面的公式所示：

（1）

壓縮因子在天然氣的各項計算當中起著至關重要的作用，特別是對天然氣的計量方面。因此壓縮因子的準確與否對天然氣各項參數的計算具有決定性的作用。

常規計算壓縮因子的方法有通過氣體壓縮因子圖得出的方法、通過實驗求取的方法、SK圖版法、AGA8-92DC計算法以及用BWRS方程求解壓縮因子[2，3]。

2 用BWRS方程求解壓縮因子

2.1 BWRS方程的基本理論

BWRS狀態方程是一個多參數狀態，其基本形式為[4]：

（2）

式中： P —壓力，kPa;

T—溫度，K;

ρ—密度，kmol/m3 ;

Rm—通用氣體常數，為8.314 3 kJ/（kmol·K）。

由式（2）可得，壓縮因子為：