Методика определения коэффициента сжимаемости природного газа

Денис Юрьевич Кутовой; Раис Ильясович Ганиев; Виктор Андреевич Фафурин; Марина Леонидовна Шустрова; Владимир Борисович Явкин

doi:10.22213/2410-9304-2023-4-4-10

Авторы

Д. Ю. Кутовой ООО «Газпром межрегионгаз»
Р. И. Ганиев ООО «ЦМ «СТП»
В. А. Фафурин Казанский национальный исследовательский технологический университет
М. Л. Шустрова Казанский национальный исследовательский технологический университет
В. Б. Явкин Казанский национальный исследовательский технологический университет

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2023-4-4-10

Ключевые слова:

достоверность результатов измерений, отрицательные температуры, экспериментальный стенд, методика, коэффициент сжимаемости

Аннотация

Работа посвящена вопросу разработки экспериментального стенда и методики экспериментального определения коэффициента сжимаемости газообразных сред для обеспечения возможности получения достоверных сведений о значениях коэффициента сжимаемости природного газа в диапазоне температур от 223 до 250 К. Приведен обзор методов экспериментального исследования значения коэффициента сжимаемости газовых сред и подходов, применяемых для организации их аппаратурного оформления. Предложена методика проведения эксперимента и, обработки результатов измерений для определения коэффициента сжимаемости и приведено описание экспериментального стенда, разработанного для проведения эксперимента. Представлена характеристика измерительного оборудования, входящего в состав стенда. Проведена оценка погрешности предлагаемой методики посредством ее апробации на средах, для которых значения коэффициента сжимаемости известны в широком диапазоне температур и давлений: воздухе, азоте, аргоне, метане. Результаты апробации представлены в виде отклонений экспериментально полученных данных от значений коэффициента сжимаемости, опубликованных в литературных источниках. Результаты тестирования методики на воздухе продемонстрировали неопределенность Z в пределах (0,025±0,045) %, при тестировании методики на азоте, аргоне, метане неопределенность результатов составила (-0,02±0,04) %, (0±0,04) % и (-0,01±0,07) % соответственно. Полученные в ходе экспериментов значения коэффициента сжимаемости имеют удовлетворительное согласование со сведениями, приведенными в литературных источниках. Хорошее согласование экспериментальных данных с расчетными, полученное для чистых газов и воздуха, показывает, что разработанная методика экспериментального определения коэффициента сжимаемости надежна, обладает необходимой точностью и, следовательно, может быть использована для экспериментального исследования значений Z природного газа различного компонентного состава в диапазоне температур от 223 до 250 К.

Биографии авторов

Д. Ю. Кутовой, ООО «Газпром межрегионгаз»

заместитель начальника Управления по внедрению и эксплуатации АСКУГ и метрологии

Р. И. Ганиев, ООО «ЦМ «СТП»

кандидат технических наук, начальник отдела перспективных разработок

В. А. Фафурин, Казанский национальный исследовательский технологический университет

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры автоматизированных систем сбора и обработки информации

М. Л. Шустрова, Казанский национальный исследовательский технологический университет

кандидат технических наук, доцент кафедры автоматизированных систем сбора и обработки информации

В. Б. Явкин, Казанский национальный исследовательский технологический университет

кандидат технических наук, доцент

Библиографические ссылки

Термодинамические свойства метана: ГСССД. Серия монографий / В. В. Сычев, А. А. Вассерман, В. А. Загорученко, А. Д. Козлов, Г. А. Спиридонов, В. А. Цымарный. М.: Изд-во стандартов, 1979. 348 с.

Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972. 720 с.

Термодинамические свойства воздуха / В. В. Сычев, А. А. Вассерман, А. Д. Козлов, Г. А. Спиридонов, В. А. Цымарный // ГСССД. Серия монографии. М.: Изд-во стандартов, 1978. 276 с.

Термодинамические свойства азота / В. В. Сычев, А. А. Вассерман, А. Д. Козлов, Г. А. Спиридонов, В. А. Цымарный. М.: Изд-во стандартов, 1977. 352 с.

Лапшин В. И., Волков А. Н., Шафиев И. М. Коэффициент сжимаемости газов и газоконденсатных смесей: экспериментальное определение и расчеты. ООО "Газпром ВНИИГАЗ". URL: https://cyberleninka.ru/article/n/koeffitsient-szhimaemosti-gazov-i-gazokondensatnyh-smesey-eksperimentalnoe-opredelenie-i-raschety.

Метод и техника непрерывного определения коэффициента сжимаемости газов / Д. В. Гришин, Г. С. Голод, И. Н. Москалев, Г. А. Деревягин, Д. А. Хапов, В. В. Кочнев // Средства измерения, автоматизации, телемеханизации и связи. 2016. № 1. С. 11-20.

Разумихин В. Н. Гидростатический метод определения плотности жидкостей при давлениях до 5000 кгс/см2 // Труды институтов Комитета стандартов, мер и измерительных приборов. 1960. Т. 46 (106). С. 96-106.

Ехлаков А. Д., Родионов И. Л. Гидростатический метод измерения сжимаемости жидкости под высоким давлением // Физика металлов и металловедение. 1960. Т. 9. С. 932-943.

Сорина Г. А., Ефремова Г. Д. Установка с визуальным наблюдением для исследования P-V-T-соотношений в критической области // Журнал физической химии. 1966. Т. 40, № 1. С. 264-266.

Babb S. E., Scott G. J., Robertson S. L. Apparatus for PVT measurements of gases to 10 kilobars // Review of Scientific Instruments. 1969. Vol. 40, № 50. P. 670-675.

Циклис, Д. С., Линшиц Л. Р., Родкина И. Б. Измерение мольных объемов газов и газовых смесей при высоких давлениях // Журнал физической химии. 1966. Т. 40, № 11. С. 2823-2828.

Циклис Д. С., Родина М. Д. Электромагнитный метод измерения скорости движения поршня в адиабатической установке // Приборы и техника эксперимента. 1968. № 1. С. 190-191.

Тривус Н. А., Виноградов Н. Исследование нефти и газа в пластовых условиях. Баку: Азнефтиздат, 1955. 288 с.

Michels A., Wassenaar T., Zwietering T. N. The experimental determination of the equation of state data of gases at temperatures between 0 °C and -180 °C // Physica. 1952. Vol. 18. P. 67-73.

Basset J. J. Phys. et la rad. suppl., 1954. Vol. 15. № 1. P. 47A.

Михайлова С. А., Сидоров И. П., Казарновская Д. Б. Термодинамические свойства газообразного метанола при высоких температурах и давлениях // Журнал химической промышленности. 1965. № 7. С. 506-508.

Сидоров И. П., Казарновская Д. Б. Определение сжимаемости газов при высоких температурах и давлениях // Труды ГИАП. Вып. 3. М.: Госхимиздат, 1954. С. 200-208.

Ходеева С. М., Лебедева Е. С., Белоусова 3. С. Аппарат для исследования P-V-T соотношений газов и их смесей // Журнал физической химии. 1966. Т. 40. № 12. С. 3107-3110.

Циклис Д. С., Поляков Е. В. Измерение сжимаемости газов методом вытеснения. Сжимаемость азота при давлениях до 10000 ат и температурах до 400° // Доклады академии наук СССР. 1967. Т. 176, № 2. С. 308-341.

Билевич А. В., Верещагин Л. Ф., Калашников Я. А. Пьезометр для определения плотности газов при высоких температурах // Приборы и техника эксперимента. 1961. № 3. С. 146-151.

Вукалович М. П., Алтунин В. В. Экспериментальное исследование зависимости P-V-T-углекислоты // Теплоэнергетика. 1959. № 11. С. 58-65.

Malbrunot V. B. Appareillage pour la mesure des paramètres d'état des gaz a hautes pressions et hautes temperatures // High Temperature - High Pressure. 1971. Vol. 3, № 2. P. 225-236.

Цымарный В. А. Экспериментальное исследование P-V-T зависимости четырехокиси азота // Физика высоких температур. 1967. №3. С. 541-543.

Головский Е. А., Цымарный В. А., Яковлев Г. Д. Пьезометр для измерения объема химически активных веществ // Приборы и техника эксперимента. 1967. № 5. С. 249-250.

Kunz O., Wagner W. The GERG-2008 wide-range equation of state for natural gases and other mixtures: An expansion of GERG-2004 // Journal of Chemical & Engineering Data. 2012. № 57. P. 3032-3091.

Коэффициент сжимаемости природного газа расчетного состава / Д. Н. Китаев, Д. О. Недобежкин, В. М. Богданов, Т. Бейманов // Градостроительство. Инфраструктура. Коммуникации. 2019. № 1 (14). С. 29-33.