《天然气工程》是一门深入研究天然气开采与处理的学科,旨在教授学生如何有效利用和管理这一重要的能源资源。课程内容涵盖了天然气工业的发展现状、技术目标和要求,以及一系列专业主题,如烃类流体的相态特性、气井流入动态、气井井筒流动、集输气管流等。
首先,天然气工业的发展现状表明,全球天然气储备丰富,但按照当前的开采速度,预计可供使用66年。天然气在全球能源消耗中占据约23%的比例,而我国虽然天然气产量逐年增长,但仍无法满足经济发展的需求,因此需要寻求外部进口,例如从俄罗斯进口天然气。
课程的主要目标是让学生掌握天然气开发和开采的理论知识和实践技能,通过学习气田开采理论和现场实用技术,能够解决实际生产中的问题。课程内容包括了烃类流体的基本性质,如分子量、相对密度、压缩因子等,以及气井流入动态、井筒流动和气体传输过程的计算方法。此外,还包括了天然气净化、防腐防垢等处理工艺,确保天然气的安全高效利用。
在教学过程中,学生需要参考多部专业书籍,如杨继盛的《采气工程基础》和《采气实用计算》,以及国外经典教材,以全面理解天然气工程的理论基础和实践经验。同时,课程还要求学生自学相关概念和计算方法,以提升独立解决问题的能力。
课程内容的第一章重点讨论烃类流体的相态特性,涉及实际气体状态方程,如Van der Waals状态方程,以及热力学性质。Van der Waals方程考虑了分子体积和分子间相互作用,但在描述复杂分子体系时存在局限性。Peng-Robinson状态方程作为Van der Waals方程的改进版,更适合描述包含偏心硬球分子的系统,能更准确地计算压力、体积和温度之间的关系。
学习这门课程,学生将了解到如何运用状态方程进行逸度计算、焓、熵和热容的计算,这对于理解和优化天然气的生产过程至关重要。通过深入研究这些概念和技术,学生将能够为未来的天然气开发和利用提供科学的决策支持。