РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА СВЕРХСЖИМАЕМОСТИ ОСНОВНЫХ КОМПОНЕНТ ПРИРОДНОГО ГАЗА МЕТОДОМ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ

Abstract

Актуальность работы обусловлена необходимостью определения точного значения коэффициента сверхсжимаемости для подсчета запасов газа, прогнозирования технологических показателей разработки газовых и газоконденсатных месторождений, поведения углеводородной системы при движении в лифтовых трубах, а также подготовки скважинной продукции и ее транспортировки. Цель: разработка программного модуля расчета коэффициента сверхсжимаемости компонент природного газа для улучшения точности определения z-фактора в сравнении с классическим подходом, основанным на использовании уравнения состояния. Методы. Для определения z-фактора используется методика, основанная на использовании уравнения состояния Пенга–Робинсона, его модификация с шифт параметром, а также разработанный авторами программный модуль молекулярно-динамического моделирования, описывающий поведение системы на молекулярном уровне. В качестве модели межатомного взаимодействия частиц рассматривается потенциал Леннард-Джонса и NPT-ансамбль. Результаты. На основе предложенных методов моделирования показано, что метод молекулярной динамики позволяет с достаточной точностью рассчитывать коэффициент сверхсжимаемости для основных углеводородных компонентов природных газов. На основе уравнения состояния Пенга–Робинсона и его модификации с шифт параметром, а также с помощью моделирования методом молекулярной динамики для метана, этана, пропана, азота и двуокиси углерода определены зависимости коэффициента сверхсжимаемости от давления в диапазоне температур от 250 до 410 К. Произведено уточнение параметров потенциала Леннард–Джонса для этана, пропана, азота и двуокиси углерода, что позволило повысить точность при расчете коэффициента сверхсжимаемости. Показано, что средняя абсолютная ошибка метода молекулярной динамики практически во всех расчетах не превышает 3 %.