Методика определения коэффициента сжимаемости природного газа

D Yu Kutovoy; R I Ganiev; V A Fafurin; M L Shustrova; V B Yavkin

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

Authors

D. Y. Kutovoy Gazprom Mezhregiongaz LLC
R. I. Ganiev Metrological Center STP
V. A. Fafurin Kazan National Research Technological University
M. L. Shustrova Kazan National Research Technological University
V. B. Yavkin Kazan National Research Technological University

DOI:

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

Keywords:

reliability of measurement results, negative temperatures, experimental stand, methodology, compressibility factor

Abstract

The article is devoted to the development of an experimental stand and a methodology for experimental determination of the gas compressibility factors, to ensure the possibility of obtaining reliable information about the values of natural gas compressibility factor within the temperature range 223 - 250 K. An overview of empirical assessment methods of the compressibility factor values of gas media and approaches used to organize the hardware design of experimental studies is given. The method of compressibility factor determination is proposed and the description of the developed experimental stand is given. The error of the proposed method was assessed by testing in media with known compressibility factors in a wide range of temperatures and pressures: air, nitrogen, argon, methane. The test results are presented in the form of experimentally obtained data deviations from the compressibility factor values published in literature. The air compressibility factor uncertain values obtained as a result of the study are in the range (-0.02 -0.07%), for nitrogen - (-0.06 - 0.02%), for argon - (- 0.04 - 0.04%), for methane - (-0.08 - 0.06%). The obtained empirical values are taken satisfactory with the information given in literary sources. The good agreement of the experimental and design data obtained for pure gases and air shows that the developed method of compressibility factor experimental determination is reliable, has the required accuracy and can be used to determine the natural gas compressibility factor of various component composition.

Author Biographies

D. Y. Kutovoy, Gazprom Mezhregiongaz LLC

Deputy Head of the Department for Implementation and Operation of ASKUG and Metrology

R. I. Ganiev, Metrological Center STP

PhD in Engineering, Head of Advanced Development Department

V. A. Fafurin, Kazan National Research Technological University

DSc. in Engineering, Professor, Department of Automated Information Collection and Processing Systems

M. L. Shustrova, Kazan National Research Technological University

PhD in Engineering., Associate Professor, Department of Automated Information Collection and Processing Systems

V. B. Yavkin, Kazan National Research Technological University

PhD in Engineering, Associate Professor of the Department of Reactive Engines and Power Plants

References

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.