作者：［加］赛德·莫克哈塔布等
出版社：石油工业出版社
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天然气输送与处理手册试读：
内容提要
本书主要介绍了天然气基础知识、天然气价格、湿气的输送、天然气处理的基本原理、相分离、凝析液稳定、酸气处理、天然气压缩、天然气脱水、天然气凝液回收、天然气销售输送、天然气处理装置的控制及其自动化、天然气处理装置的动态模拟、天然气加工及使用对环境的影响、天然气装置收益最大化、天然气装置的项目管理等内容。
本书适合从事天然气输送、加工和研究的技术人员、设计人员及管理人员参考。
图书在版编目（CIP）数据
天然气输送与处理手册/［加］赛德•莫克哈塔布等著；何顺利等译.—北京:石油工业出版社，2011.4
(国外油气勘探开发新进展丛书:8)
书名原文:Handbook of Natural Gas Transmission and Processing
ISBN 978-7-5021-8065-2
Ⅰ.天…
Ⅱ.①莫… ②何…
Ⅲ.①天然气输送 ②天然气-处理
Ⅳ.①TE83 ②TE64
中国版本图书馆CIP数据核字(2010)第194600号
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编辑部:(010)64523562 发行部:(010)64523620
经 销:全国新华书店
印 刷:中国石油报社印刷厂
2011年4月第1版 2011年4月第1次印刷
787×1092毫米 开本:1/16 印张:22
字数:527千字
定价:98.00元
(如出现印装质量问题，我社发行部负责调换)
版权所有，翻印必究
《国外油气勘探开发新进展丛书（八）》编 委 会
主 任:赵政璋
副主任:赵文智 张卫国
编 委:（按姓氏笔画排序）
马 纪 王平双 刘德来
何保生 何顺利 冷鹏华
张仲宏 张烈辉 周家尧
顾岱鸿 章卫兵序
为了及时学习国外油气勘探开发新理论、新技术和新工艺，推动中国石油上游业务技术进步，本着先进、实用、有效的原则，中国石油勘探与生产分公司和石油工业出版社组织多方力量，对国外著名出版社和知名学者最新出版的、代表最先进理论和技术水平的著作进行了引进，并翻译和出版。
从2001年起，在跟踪国外油气勘探、开发最新理论新技术发展和最新出版动态基础上，从生产需求出发，通过优中选优已经翻译出版了7辑40多本专著。在这套系列丛书中，有些代表了某一专业的最先进理论和技术水平，有些非常具有实用性，也是生产中所亟需。这些译著发行后，得到了企业和科研院校广大生产管理、科技人员的欢迎，并在实用中发挥了重要作用，达到了促进生产、更新知识、提高业务水平的目的。部分石油单位统一购买并配发到了相关的技术人员手中，例如中国石油勘探开发研究院最近就购买了部分实用手册类图书配发给技术骨干人员。同时中国石油总部也筛选了部分适合基层员工学习参考的图书，列入“千万图书送基层，百万员工品书香”活动的书目，配发到中国石油所属的基层队站。该套系列丛书也获得了我国出版界的认可，三次获得了中国出版工作者协会的“引进版科技类优秀图书奖”，产生了很好的社会效益。
2010年在前7辑出版的基础上，经过多次调研、筛选，又推选出了国外最新出版的6本专著，即《海上井喷与井控》、《天然气传输与处理手册》、《石油(第六版)》、《气藏工程》、《石油工程环境保护》、《现代石油技术(卷一:上游) (第六版)》，以飨读者。
在本套丛书的引进、翻译和出版过程中，中国石油勘探与生产分公司和石油工业出版社组织了一批著名专家、教授和有丰富实践经验的工程技术人员担任翻译和审校人员，使得该套丛书能以较高的质量和效率翻译出版，并和广大读者见面。
希望该套丛书在相关企业、科研单位、院校的生产和科研中发挥应有的作用。中国石油天然气股份有限公司副总裁谨以此书献给各位先驱，这些专家学者们丰富了我们的学识；感谢我的家人，感谢你们对我精神上的鼓励。原书序
始于两个世纪前的燃料去碳化进程，将天然气定位于世界经济发展的下一个主要能源，这似乎与激进环境保护主义者的倡议没有多少关系。在北美的引领下，世界各国开始利用天然气取代煤和石油来发电。核能虽然也颇具竞争力，但由于其过多的负面宣传、巨大的前期投资以及经济规模等因素的限制而有所逊色。天然气使用上的真正突破是在交通领域，这并不是指直接用压缩天然气作为发动机燃料，而是用它间接地为电动化的交通工具提供动力。世界天然气能源供给充足，而且分布较分散。从地缘政治角度讲，这使得天然气比石油更具吸引力。非欧佩克成员国的俄罗斯拥有世界上最大的天然气储量。现存和潜在的能源消耗大户，比如中国、印度以及一向能源需求极大的美国等国的天然气需求，加上日渐成熟的美国国内天然气生产等因素，对从输出国到输入国的天然气输送提出了更高的要求。相比石油而言，天然气的控制、加工、输送和储存难度更大。天然气的输送通常有两种途径:管线和液化气(LNG)。针对海上运输的压缩天然气也逐渐浮出水面。在海上利用管线输送天然气时，极限距离是500mile。这是近年来世界各国重视LNG技术的主要原因。一旦大规模LNG贸易成形，几十年内，天然气价格对消费国来说是可以接受的。
现在关于上游天然气工程的书籍较多，但缺少一本包括输送和加工在内的整个天然气产业链的综合性图书。基于此，本书将综合多学科系统地讨论天然气工业采集、处理、运输的各个方面。这本书更偏重于工程而不是学术。书中采用油田数据，并把数据转换成对操作工程师和研究人员都方便应用的格式。书中还有一章对气价进行了全面的论述。气价问题，大家一直在讨论，但很少有人给出一个气价预测理论，更谈不上其中涉及的全方位经济政治基础，气价这一章告诉我们任何时候纠正过去的误解都不晚，当前还没有国际气价形成机理的事实，但并不意味着我们对此不进行理论研究。
天然气是任何环保倡议中非常重要的一个方面。考虑到这一点，本书还描述了天然气工业减轻在天然气处理过程中对环境影响的一些努力，也对使用天然气过程中的环境影响进行了讨论，包括天然气与其他矿物燃料的排放对比。最后，本书还对一些外围但比较重要的领域，如自动化、操作、模拟、资产管理、优化和项目管理进行了探讨。讨论了这些领域中天然气工业的特殊要求，并介绍了当前最新的技术和科技应用。
本书对于正在形成的能源新格局中非常重要的天然气领域，是一个重要的专业论著，对于上游天然气工程师、研究人员，尤其是工作在中游和下游天然气利用领域的工程师，也很有用。书中还包括了大量的研究材料，因此也可以作为大学研究生的教科书和工业界的高级培训用书。Michael J.Economides美国得克萨斯州休斯敦大学化学工程系原书前言
与其他矿物燃料相比，天然气排放的有害物质少，符合环保要求，成为能源界的新宠。大的跨国石油天然气企业都增加了在偏远地区以及深海领域的天然气勘探活动。气田发现后，就需要进行开发、集输、处理、输送的工作。天然气远距离管道输送是件很棘手的事。此外，为了满足客户端不同的要求，天然气处理厂流程还要进行特殊的处理过程设计。
本书以宽广的视角，囊括了天然气输送与处理各个方面的经验，希望本书能够成为一本综合性的技术手册。该书的使用对象可以是初学者，也可以是天然气工程领域的专业技术人员。书中重点强调了基本概念、工具和方法及基本应用案例，以满足工程应用需要。为了使书中内容更加充实，文中引用了近年来各类文献中出现的新成果，还有部分材料来自于编者自己的研究成果，此外，书中大量借鉴了各类权威出版物以及一些研究机构推荐的行业标准。所以，我们强烈建议读者查阅书中列出的参考文献去了解更多的相关细节。
本书“天然气价格”一章与加拿大Dalhousie大学加里•特扎曼、M.R.伊斯拉姆合著，“天然气处理装置的动态模拟”一章与比利时的威姆•范瓦森霍夫合著，在此对他们表示感谢。
这是一本综合、简明而实用的参考书。如果通过阅读本书读者能更好地理解和解决工程中所出现的一些问题，这对编著者就是最大的回报。赛德•莫克哈塔布威廉A.波詹姆斯G.斯佩特译者前言
本书译自赛德•莫克哈塔布、威廉A.波和詹姆斯G.斯佩特所著的《天然气输送与处理手册》(《Handbook of Natural Gas Transmission and Processing》)。赛德•莫克哈塔布是加拿大EMERTEC研究和发展有限责任公司国际咨询委员会成员、美国怀俄明大学化学与石油工程系天然气工程研究项目顾问，主要研究领域为水力设计、多相管流以及天然气加工。
全书共分为16章，内容系统详尽，涉及了天然气输送与处理整个工艺过程的各个方面，注重对工艺新技术、新设备的应用介绍，强调节能和环保的理念，并对影响天然气集输的一些产业政策、项目和资产管理方法也做了介绍。本书具有较强的综合性和实践性，对于从事天然气集输处理工作的入门者是一本从宏观上系统了解工艺流程的详尽指南，对于经验丰富的技术和管理人员也是细化和提高设计运行水平的生要参考手册。
本书由何顺利、顾岱鸿组织中国石油大学(北京)油气工程海外研究中心有关人员翻译，其中:序、前言和第1章由何顺利翻译，第2章至第8章由顾岱鸿翻译，第9章、第15章、第16章、附录由刘广峰翻译，第10章、第11章由田冷翻译，第12章至第14章由田树宝翻译。全书由顾岱鸿、刘广峰统一校对。油气工程海外研究中心部分研究生做了大量辅助工作，在此表示感谢。
限于译者水平，翻译错误与不当之处在所难免，望读者批评指正。译 者2010年8月1 天然气基础知识1.1 导言
天然气常被用作燃料和生产原料，在家里用天然气做饭、烧水；在工厂里，天然气作为燃料用来烧砖、水泥、陶瓷和玻璃，或者加热锅炉产生蒸汽；也可以作为清洁热源进行器械消毒，加工食品等。天然气是重要的工业原料，常用于制作氢气、硫、炭黑以及氨等。氨不仅是应用广泛的肥料，还是制作其他化学用品的中间原料，比如硝酸、尿素等。另外，从天然气中还可以获取一种重要的化工原料——乙烯。
和其他矿物燃料诸如煤和石油相比，天然气更加环保，因为它的燃烧排放物中二氧化硫几乎可以忽略不计，而二氧化碳与有毒的一氧化二氮的排放量则更少。这有助于缓解酸雨、臭氧层破坏以及温室效应等问题。从运输、储存、使用的角度讲，天然气的安全性是较高的。
本章从天然气的形成、组成、来源、相态、性质以及运输等方面介绍天然气的一些基本技术要点。1.2 天然气简史
天然气的发现始于中东。数千年之前，人们点燃渗滤到地面的天然气气苗形成“燃烧的泉”。在波斯、希腊、印度等国，人们在火苗旁建立寺庙顶礼膜拜，为这些“永恒的火苗”添上了一丝宗教色彩。然而，天然气的能源价值直到公元前900年才被人们发现，这方面的先驱是中国。中国人在公元前200年就钻成了世界第一口天然气井。在欧洲，人们在1659年英国发现天然气后才开始了解天然气，而天然气的商业化则在100多年后的1790年才实现。1821年，在美国Fredonia，人们发现一条小溪里面往外冒气泡，之后，美国人William Hart钻成了北美的第一口天然气井，而Hart本人也被尊称为美国“天然气之父”(Speight，1993)。
历史上人们把天然气和石油勘探联系在一起。天然气曾是不受欢迎的副产品。在钻井过程中钻遇气藏时，钻井工人不得不停钻，以便让天然气排放到大气中。当今，尤其是20世纪70年代石油危机以来，天然气在能源领域的地位才日益凸显。在整个19世纪，天然气的唯一用途就是用来照明。设施的欠缺限制了天然气的远距离输送，因此天然气的利用只是局限于一定区域内。直到1890年防漏管线接口的发明，这种现象才有所改观。受益于管线技术的进步，到1920年将天然气输送至客户端得以实现。第二次世界大战之后管网和储存技术的进步促使天然气的使用快速增长。1.3 天然气形成与组分
天然气以溶解于重烃和水或游离态等形式在一定压力下储存于地壳的岩石中。天然气的开采方式和石油相似，一些情况下则油气同采。天然气是亿万年前有机质的降解而形成的。有机质的降解机理主要有两个:生物降解和热降解(Rojey等，1997)。生物气是浅层气，温度较低，是厌氧菌分解沉积有机质形成的。相比而言，热降解在深层发生，过程可以分为如下两步:
①有机质裂解为液态和气态的碳氢化合物(和液态烃同时生产的气体称为原生热成因气)；
②高温下液态烃热裂解为气体(次生热成因气)和焦沥青。和生物成因气不同，热成因气还含有大量的乙烷、丙烷、丁烷以及重烃等。盆地中液态烃的存在是判别天然气是生物成因还是热成因的关键依据。
天然气的主要成分是甲烷，其他组分主要是烷烃如乙烷、丙烷和丁烷等。很多天然气藏还含有氮气、二氧化碳、硫化氢，有的天然气中还可能有微量的氩、氢、氦等。天然气的组分差别巨大。表1-1列出了天然气在处理之前的典型组分。一些情况下，天然气还含有C以5上的碳氢化合物，分离后这些重组分可作为轻质汽油。有时芳香族化合物如苯、甲苯、二甲苯等也会出现在天然气中。芳香族化合物有毒，这给天然气生产输送等带来了安全隐患。天然气中还可能含有其他有毒物，比如少量酸性杂质碳基硫化物硫醇(R- SH)、羰基硫化物COS和CS等。一些天然气组分中，汞以蒸气的形式存在于气相中或以有2机金属化合物的形式存在于液相中。尽管汞浓度很低，但由于其毒性和腐蚀性强(和铝合金反应)，危害性还是很大的。表1-1 天然气典型组分
天然气组分接近于纯甲烷，仅含有极少量伴生重烃时，称为“干气”；当其他烃类含量较多时，称为“湿气”。不同的油田，不同的地层，其天然气的组分是不同的，所以人们设计了标准测试方法来确定天然气的组分以便应用。这些方法在相关文献中都能查阅，本书不再赘述(Speight，2002)。1.4 天然气来源
天然气成分极其复杂，大致可以分为以下三大类:①常规气田的非伴生气；②常规油田的伴生气；③非常规气藏。非常规气藏包括低渗透致密砂岩气藏、煤形成过程中伴生的煤层气(CBM)、深层高温高压盐水层中溶解的天然气、永久冻土带下类似冰结构的天然气水合物以及比常规气藏埋深更深的深层气藏。对于深层气藏，学术界至今没有定论。一些人认为深层气是无机成因的，是在地球形成过程中形成的，所以分布广泛。非常规天然气中，对天然气集输工业最为重要的是煤层气。1.4.1 非伴生气
典型非伴生气(有时称为气井气)中重烃(凝析气)含量小于甲烷含量，非伴生气中有时含有非烃物质如二氧化碳、硫化氢等。生产过程中，直接调整地面阀门就可以控制非伴生气，可控性较高。气流在地层能量下流出井筒，通过地面控制阀和输气管线进入处理厂。处理时整个流程的温度需要根据管线中的压力降至某一数值，保证重烃组分在该温度和压力下凝结，以便分离。1.4.2 伴生气
伴生气是与原油伴生的、在原油开采过程中一同被采出的气体。原油开采过程中，不可能只采油不采气，气体总是会随着井筒压力的下降而从原油中析出。提高完井质量改善油气藏管理可以防止气体析出，保持地层能量，从而提高最终原油采收率。只有极少数的油藏不含溶解气，这样的油藏，因为地层驱动力较小，开发难度往往较大。
地层产液到达地面后，在井场附近的油罐中被分离为油流(原油或凝析液)、水流(盐水)和气流，分离后的气流富含天然气凝析液(NGL)。天然气液包括乙烷、丙烷、丁烷、戊烷和相对分子质量更大的重烃(C以上)，天然气中的重烃一般称为天然汽油。63
天然气油中的天然气液一般用gal/ft来计量，根据重组分的含3量，天然气可以分为富气(大于等于5～6gal/ft可采油气量)和贫气(小3于1gal/ft可采油气量)。在天然气处理中，富气和贫气的概念并不是指天然气质量的好坏，而是反映天然气中液态烃相对含量的多少。
伴生气在井筒中可以起到提升原油的效果(Speight，1993)。所以，人们将气体从环空中注入，通过气举阀将气体从井底附近注进油管。在井口附近油气水混合物通过一个压力接近大气压的分离器进行分离，这个过程通常分为两步。油水混合物从压力较低的分离器底部进入油罐进行油水分离。分离器中的气体和原油中析出的气体(剩余气)经过处理变成NGL，产出的NGL在处理厂被分离出丙烷和丁烷或者二者的混合物(又称为液化石油气，LPG)。丙烷和丁烷分离后，相对分子质量更大的组分变成凝析液，这些凝析液和原油一起产出或者单独产出。此时的气体就是干气了，经过压缩，可以和非伴生气一起混入天然气输送系统。其他气田的天然气经过这个步骤的预处理后也可以进入天然气体系(Manning和Thompson，1991)。伴生气经过洁净化处理并控制在一定的压力后，还可以作为现场燃气涡轮机的燃料。涡轮机启动时用主天然气系统中干净的气，如果现场能够用简单的设备从其他处理厂收集并处理低压气体后供涡轮机运行，会更经济一些。
现在各国政府要求企业停止燃烧伴生气，因为人们认为这是在浪费不可再生资源。回注的气体最终还要被采出，所以通常有条款规定了什么时候气体能够回注，什么时候用火炬烧掉。按照这些规定，如果伴生气不能外排或者返注，油井不能生产。1.4.3 煤层气
煤层气是指储存在煤中的甲烷气。通过直井、斜井或者水平井中泵的抽汲，煤层的水压下降，煤层气释放排出。漫长的地质史中，上覆沉积有机质和无机质的堆积，使沉积有机质的埋深不断增加，温度压力相应提高，有机质慢慢地变成煤，甲烷主要是在成煤过程中形成的。这就是所谓的热成因煤层甲烷气。更多的情况是在浅层未成熟的煤层中，细菌活动(包括大气降水从露头或潜伏露头中带入的细菌)控制了煤层气的生成。这被称为晚期生物成因煤层气。
煤形成过程中发生的一系列化学反应均会生成煤层气，这些气体的大部分进入上覆岩层或下覆岩层，最后被煤封闭。常规气藏中气体被圈闭在孔隙里，而煤层气则不同，在地层压力下煤层气实际上是被吸附在煤颗粒表面或微孔隙中。由于微孔隙的表面积很大，所以单位体积的煤表面吸附的甲烷要比绝大多数砂岩吸附得多。
煤层气的产量与煤化程度以及煤的埋深联系紧密。一般来说，煤化程度越高，埋深越大，生气潜力越大，保存条件越好。煤的比表面92积很大，达到1×10ft/t，和常规的砂岩储层相比，相同的深度和压力下煤层的平均储气量是常规砂岩的3倍。要使煤层气解吸附出来，就必须降低地层压力，因此需要排出煤层中的水。气体从煤表面释放后，通过煤骨架运移到达天然裂缝网络。煤层中的这些天然裂缝通常被称为割理，气体就顺着这些裂缝或割理流入井底。
煤层气的成分单一，只含有甲烷，不像常规天然气中含有乙烷等，所以煤层气几乎不需要经过加工处理。煤层气的热值要比常规天然气稍高。1.5 天然气相态特性
天然气相态特性由压力与温度曲线来表征，通过压力-温度曲线可以确定一定温度和压力下的气流是单一的气相还是气液两相。组分一定的天然气相态特征用相图表示，典型相图如图1-1所示。图中曲线的左半部分是泡点线，即液相和气液两相区的分割线；曲线的右半部分是露点线，即气相和气液两相的分割线。泡点线和露点线的交点成为临界点，在这一点上，气液两相的特性消失。值得注意的是，给定一个压力可以对应两个露点温度；给定一个温度，可以对应两个露点压力，这就是所谓的“反凝析”现象。能形成液相的最大压力(P)称为临界凝析压力，最高温度(T)称为临界凝析温度。maxmax
天然气相态特征受天然气组分的影响，重烃的浓度对天然气相态特征的影响很大，尤其是C以上的烃类。重烃的存在会扩大相包络线，6计算时不考虑重烃会使包络线范围减小。图1-1 典型天然气混合物的压力-温度曲线1.6 天然气性质1.6.1 天然气物理性质和化学性质
天然气无色、无味、无形，密度比空气小(如表1-2所示)。天然气在销售之前，要经过去酸、添味、油气水露点调整等处理，处理后的天然气达到规定的压力、发热量或Wobbe指数后方可销售。Wobbe指数(发热量与重度的比值)表征在一定压力下通过给定的孔径进入燃气设备的热量。以Wobbe指数为纵坐标、火焰速度因子为横坐标，就可以绘出某一燃气设备的燃烧图版，经过一定的气体测试可以做出一系列燃气设备的燃烧图版。如果不存在不完全燃烧、火焰上升(flame lift)、预火回燃(lighting back of preaerated flames)等情况，燃烧图版显示某一区域，在这个区域内Wobbe指数和燃烧速度因子的值存在相关关系。这种方法可以预测燃烧特征，但不够准确，有些时候仍然需要对新的气体进行实际燃烧测试。表1-2 天然气性质-6①1ppm＝10。
由于管路输送的天然气无色无味，所以一些规定通常要求在天然气中加入特定的气味，这样一旦天然气发生泄漏，就可以立即被发现。在天然气到达客户端之前，通常是在天然气中加入一些有机含硫化合物来达到添味的目的。添加了含硫化合物(一种化学添味剂，通用化学表达式为R- SH的硫醇，有臭鸡蛋气味)的天然气一旦发生泄漏就可以发现。行业标准是当空气中的天然气浓度达到1%时，用户通过气味就可以判断出来。天然气的自燃下限是5%，因此，行业标准数值只是此下限值的1/5，这样微量的添味剂即使燃烧也不会因为硫的存在而造成严重后果或者中毒事件。
下面将讨论天然气的几个重要性质，包括重度、压缩因子、地层体积系数、密度、等温压缩系数和黏度。1.6.2 天然气的相对密度
天然气的相对密度定义为:
式中，M表示空气的摩尔质量，值为29。air
因此，只要计算出混合物的摩尔质量，就可以算出混合物的相对密度。混合物的摩尔质量可以用下式计算:
式中，M表示组分i的摩尔质量；y指组分i所占的百分比；n为组ii分数。
表1-3列出了不同气体的性质，包括纯组分的摩尔质量。表1-3 纯组分物性常数（Whitson和Brule，2000）1.6.3 理想气体定律与实际气体定律
实际气体的体积比理想气体的体积小，因此实际气体是超压缩的。实际气体与理想气体体积之比称为超压缩因子，表示实际气体偏离理想气体的程度，有时简称为压缩因子。压缩因子也称为偏差因子，用Z表示。由定义可以看出，偏差因子是一定压力和温度下气体的实际体积与相同压力、温度下理想气体体积的比值。
实际气体的状态方程可以写成:
式中，p表示压力；V表示体积；T表示热力学温度；Z表示压缩因子；n表示气体物质的量；R为常数。
气体偏差因子在低压高温下接近1，这就是说在低压高温下实际气体接近理想气体。在标准情况或大气状态下，气体的偏差因子可认为是1。
根据对比状态原理，其他的Z因子是折算压力和折算温度的函数。对比压力和对比温度定义为:
式中，p和T分别表示对比压力和对比温度；p和T分别表示气rrcc体的临界压力和临界温度。
如果各组分以及各组分的临界性质已知，可以用下式计算临界压力和临界温度。
式中，p和T分别表示组分i的临界压力和临界温度；y是组分i所cicii占百分比。
用式(1-5)计算出气体临界特性参数后，可以利用式(1-4)计算出混合物的对比压力和对比温度。
在不清楚气体的组成和临界特性的情况下，可以利用气体的相对密度计算临界压力和临界温度。这种方法利用相关性由相对密度计算出拟压力和拟温度值。相关系数较多，但最常用的是Sutton提出的(1985)。Sutton分析了264种不同的气体样本，回归分析得出了拟压力和拟温度与相对密度的二次相关式:
根据Sutton的分析，在0.57＜γ＜1.68时，上式是适用的。g
最常用的估算Z因子的方法是Standing和Katz提出的图版法(1942)，Z因子图版如图1-2所示。图版中，折算压力的范围是0～15，折算温度的范围是1.05～3。
Standing和Katz提出的图版只能计算气态烃，Wichert和Aziz(1972)对Standing和Katz的图版进行了修正，修正后的图版考虑了酸性气体相对密度较大尤其是气体中混有CO和HS时情况。22Wichert和Aziz(1972)的方法校正了拟压力和拟温度值。确定了气体的临界性质后，可以利用图1-2计算气体的拟临界折算性质参数和Z因子。
Wichert和Aziz(1972)法首先计算视临界温度的校正系数ε:
式中，A是气体混合物中CO和HS摩尔百分含量之和；B是气体22混合物中HS摩尔百分含量。2图1-2 天然气压缩因子与折算压力和折算温度关系
计算出来的ε用于求出修正拟压力和拟温度:
当CO的摩尔百分含量小于54.4%、HS的摩尔百分含量小于2273.8%时，上式适用。Wichert和Aziz通过计算得出154psi＜p＜7026psi、40℉＜T＜300℉时的平均绝对误差仅为0.97%。1.6.4 天然气体积系数
天然气地层压缩系数定义为一定温度、压力下1mol气体体积与标准状态下(p和T) 1mol气体体积的比值。假设标准状态下Z的值为1，SS由实际气体状态方程，体积系数可以表示为:°
p表示大气压(14.6959psi或101.325kPa)，T为60℉(519.67R或SS288.71)时，方程可以写为3种形式:3°
此时，B的单位为ft/SCF；p的单位为psi；T的单位为R。g33
此时，B的单位为m/Nm；p的单位为kPa；T的单位为。g
一些情况下，B的单位用bbl/SCF更方便，此时，上式变为:g
此时，p的单位为psi；T的单位为°R。1.6.5 天然气密度
气体密度定义为单位体积气体的质量，由实际气体状态方程可得:
已知气体的摩尔质量是相对密度和空气摩尔质量的乘积，油田单位制下R的值为10.73 (SI单位制下值为8.314)。式(1-12)可写为:3
式中，ρ的单位是lb/ft；p的单位为kPa；T的单位为。gm3
式中，ρ的单位是kg/m；p的单位为kPa；T的单位为。g
密度可以写为:333
式中，ρ的单位是kg/ft；B的单位为m/Nm。也可以写为:gg333
式中，ρ的单位是kg/m；B的单位为m/Nm。gg1.6.6 天然气等温压缩系数
天然气等温压缩系数C在表征储层压缩特性时非常实用，等温压g缩系数也称为体积弹性模量。气体是地层中最容易被压缩的介质。要注意不能将等温压缩系数和偏差因子Z混为一谈，偏差因子有时也称为超压缩性因子。
式中，v和p分别表示体积和压力；T表示热力学温度。
对于理想气体，压缩系数可以定义为:
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