天然气压缩因子计算及影响因素分析

王春生 徐玉建 田明磊 董国庆 徐畅 陈钊

摘 要：天然气长输管道首端与末端之间往往会出现输差，输差是影响输气成本的一个最关键的因素。针对出现的输差问题，以天然气组分为基础，以压缩因子作为突破口，通过着重理解天然气压缩因子的解法与改进来得到控制输差。以BWRS方程为重点，通过Excel求得方程系数，然后从中解出气体密度，再代入气体状态方程中求得压缩因子。通过对天然气压缩因子的求解，得到影响压缩因子的主要因素，从而修正到天然气输量，以便减少输差。

关 键 词：输差;压缩因子;BWRS方程;影响因素

中图分类号：TQ 018 文献标识码： A 文章编号： 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

天然氣与其他能源材料，例如煤炭和石油相比-天然气的热值较高，利用率较高，并且对环境的污染很小。当下，国家大力提倡使用清洁能源，天然气成为能源的主流已成为不争的事实。然而在天然气输送过程中往往会出现输差现象，而这一现象除了降低管道输送过程中的经济效益外，还会带来一些安全隐患。因此，如何提高对管道运输过程中的输差的控制成为当下一个重要问题。

本文以庆哈管线为研究实例，针对庆哈管线存在输差现状，开展研究。结合现场数据，逆推相应管段管存量的计算误差，以及气体组成对压缩因子的影响。最后综合研究成果及数据结论，了解其他因素的影响。制定具有实际效果的的可行性解决方案，从而指导现场生产实践，最终达到显著改善庆哈输气管线输差的目标。

1 压缩因子

压缩因子对天然气计量起着至关重要的作用[1]。在日常生产实验中，我们对天然气的各项参数进行计算时，往往将其看成是理想气体来适应状态方程的需要。但是在实际中，理想状态的气体是不存在的，因此我们便需要一个纠正系数，来对我们计算的结果进行修正，使计算结果更具有准确性更接近于实际情况，而这个修正系数，便是压缩因子Z，如下面的公式所示：

（1）

压缩因子在天然气的各项计算当中起着至关重要的作用，特别是对天然气的计量方面。因此压缩因子的准确与否对天然气各项参数的计算具有决定性的作用。

常规计算压缩因子的方法有通过气体压缩因子图得出的方法、通过实验求取的方法、SK图版法、AGA8-92DC计算法以及用BWRS方程求解压缩因子[2，3]。

2 用BWRS方程求解压缩因子

2.1 BWRS方程的基本理论

BWRS状态方程是一个多参数状态，其基本形式为[4]：

（2）

式中： P —压力，kPa;

T—温度，K;

ρ—密度，kmol/m3 ;

Rm—通用气体常数，为8.314 3 kJ/（kmol·K）。

由式（2）可得，压缩因子为：