GB/T 21450-2008 原油和石油产品 密度在 638kg/m³~1074kg/m³ 范围内的烃压缩系数
本标准给出了获取原油和石油产品压缩系数的数学模型、计算步骤和压缩系数表，目的是由压缩系数将计量温度下的烃类由压力条件下计量的体积修正到平衡压力下的对应体积。
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适用范围
本标准给出了获取原油和石油产品压缩系数的数学模型、计算步骤和压缩系数表，目的是由压缩系数将计量温度下的烃类由压力条件下计量的体积修正到平衡压力下的对应体积。 压缩系数表与计量温度和计量介质的 15°C 密度有关，温度范围为 −30°C~90°C，密度范围为 638 kg/m³~1074 kg/m³。 也给出了由计量温度和 20°C 密度直接查取的压缩系数表，温度范围为 −30°C~90°C，密度范围为 634 kg/m³~1074 kg/m³（原文如此，疑为 638 之误，〔待核〕（〔原文不清〕））。 不适用：本标准不包括润滑油的压缩系数。 外推说明：试验数据覆盖密度、温度、压力范围依次为 681 kg/m³~934 kg/m³、0°C~150°C、0 kPa~4902 kPa；经 COSM 和 COPM 测试，标准实际范围可扩展到 638 kg/m³~1074 kg/m³、−30°C~90°C、0 kPa~10300 kPa，因此本标准某些部分属于外推结果（图1）；对于外推部分，5.1 中的不确定度分析可能无效。 增量间隔：温度和密度的增量间隔分别为 0.25°C 和 2 kg/m³；对于更小增量，建议不采用内插法。 20°C 密度查表规则：当 20°C 密度位于表中两相邻密度之间时，应根据压缩系数表不同的密度范围以及不同分界密度对应的箭头方向，采用两相邻密度中箭头所示的密度查表。
方法原理
基本数学模型涉及压缩系数与温度和摩尔体积平方的指数关系： F = EXP(A + B×T + C/P' + D×T/p)（式2） 式中：A、B、C、D 为系数；T 为温度，°C；P15 为 15°C 密度（计算程序中用 RHO 表示），g/cm³；1/p 与摩尔体积成正比。 压缩系数是两项摩尔体积和温度相互影响的结果；式（2）的推理与 API/2540（石油计量标准手册）中烃类热膨胀系数的推理一致。 数据基础（表1）源自 Jessup、Downer 和 Gardiner 以及 Downer，包括 7 个原油样品、5 个汽油样品和 7 个中间馏分和重馏分油样品；润滑油数据未包括在内（模拟结果显示润滑油属于不同数据组，包括进去将使压缩系数相关不确定性增加 2 倍；且润滑油一般在常压下计量，不需使用本标准）。 压缩系数（F）按体积修正方式使用：Vb = Vm / [1 − F(pm − pe)]（原文公式编号未见，〔待核〕（〔原文不清〕））。
关键条件
温度范围：−30°C~90°C。 15°C 密度范围：638 kg/m³~1074 kg/m³。 20°C 密度查表范围：634 kg/m³~1074 kg/m³（原文如此，〔待核〕（〔原文不清〕））。 温度修约间隔：0.25°C；密度修约间隔：2 kg/m³（附录A查表）；附录B查表密度修约到 0.1 kg/m³。 计算程序建议计算机运算精度具有或高于 6 个浮点数位。 压力适用范围：基础数据 0 kPa~4902 kPa；扩展范围 0 kPa~10300 kPa；工作压力超过 4902 kPa 时，使用本标准可能使计算体积的不确定度超过以现有数据为基础的不确定度的 2 倍。
计算与结果
第1步：初始化温度（°C） T = XX.XX；−30.00 ≤ T ≤ 90.00，修约到接近 0.25°C： TT = INT(T)（截断） DIF = T − TT If DIF ≥ 0 then SIGN = 1.0 else SIGN = −1.0 DIFF = ABS(DIF)（绝对值） If DIFF ≤ 0.125 then T = TT If 0.125 ≤ DIFF < 0.375 then T = TT + 0.25×SIGN If 0.375 ≤ DIFF < 0.625 then T = TT + 0.50×SIGN（原文此处 〔原文不清〕作 0.875/0.625，〔待核〕（〔原文不清〕）） If 0.625 ≤ DIFF < 0.875 then T = TT + 0.75×SIGN〔原文不清〕） If DIFF ≥ 0.875 then T = TT + 1.00×SIGN 第2步：初始化密度（kg/m³） RHO = XXXX；638 ≤ RHO ≤ 1074，修约到 2： RHOH = INT(RHO/2.0) DIF = RHO − 2×RHOH If DIF ≥ 1.0 then RHO = 2 + 2×RHOH else RHO = 2×RHOH 第3步：计算密度（g/cm³）和密度的平方 RHO = RHO×0.001 RHOSQR = RHO×RHO = X.XXXXX，修约至 0.00001：RHOSQR = INT(RHOSQR×100000.0 + 0.5)×0.00001 第4步：计算压缩系数 F = EXP(−1.62080 + 0.00021592×T + 0.87096/RHOSQR + 0.0042092×T/RHOSQR) 各项修约至 0.00001： If T < 0 then SIGN = −1.0 else SIGN = 1.0 TERM1 = −1.62080 TERM2 = INT(21.592×T + 0.5×SIGN)×0.00001 TERM3 = INT(87096.0/RHOSQR + 0.5)×0.00001 TERM4 = INT(420.92×T/RHOSQR + 0.5×SIGN)×0.00001 F = EXP(TERM1 + TERM2 + TERM3 + TERM4) = X.XXXX 然后修约 F 至 0.001：F = INT(F×1000.0 + 0.5)×0.001 修约后的 F 为压缩系数表中的数值。 INT 函数通过舍去小数点右边的所有数字返回一个整数；指数函数 EXP 必须返回精确至 0.0001 的结果。 ### 8.2 查表法 可查附录A（以 15°C 密度查表，温度修约到 0.25°C，密度修约到 2 kg/m³）。 也可查附录B（以 20°C 密度查表，温度修约到 0.25°C，密度修约到 0.1 kg/m³）。 附录B 分界密度与查表取向标注含义： “XXX.X”代表分界密度；“||”代表相邻密度中间值；“→”代表查表的密度取向。 “[XXX.X]→”表示当查表密度大于等于中间值左侧的分界密度时，用右侧密度查表。 “[||XXX.X]→”表示当查表密度大于等于中间值右侧的分界密度时，用右侧密度查表。 “[||]→”表示当查表密度大于等于中间值时，用右侧密度查表；反之，用左侧密度查表。 “←”表示查表密度位于相邻两密度之间时，用左侧密度查表。 ### 8.3 应用实例（第4章） 例1：15°C 密度 933.6 kg/m³ 的燃料油，压力 3450 kPa，温度 37.85°C，计量体积 1000 m³，假定 pe = 0 kPa。密度和温度修约后为 934 kg/m³ 和 37.75°C，查附录A 得 F = 0.649×10⁻⁶。Vb = 1000/(1 − 0.000000649×3450) = 1002.2 m³。 例2：20°C 密度 927.1 kg/m³ 的原油，压力 1450 kPa，温度 41.35°C，计量体积 1000 m³，假定 pe = 0 kPa。 方法一：查石油计量表（原油部分）表 E.1，由 20°C 密度 927.1 kg/m³ 查得 15°C 密度 930.1 kg/m³，修约后密度和温度为 930 kg/m³ 和 41.25°C，查附录A 得 F = 0.668×10⁻⁶。 方法二：密度修约到 0.1 kg/m³ 为 927.1 kg/m³，温度修约到 0.25°C 为 41.25°C，由 20°C 密度 927.1 kg/m³ 和温度 41.25°C 直接查附录B，密度介于 926 kg/m³ 和 928 kg/m³ 之间，按标注“[||XXX.7]→”，分界密度 927.7 kg/m³，查表密度 927.1 kg/m³ 小于分界密度，按左侧密度 926 kg/m³ 查表，得 F = 0.668×10⁻⁶。 Vb = 1000/(1 − 0.000000668×1450) = 1001.0 m³。 其他例子和更多细节可参见 GB/T 9109.5 或 ISO 4267-2。
质量控制
采用式（2）和基础数据，压缩系数的最大不确定度为 6.5%，置信水平为 95%；最差情况下，给定物质压缩系数实际值与标准值相比可能高 6.5% 或低 6.5%。该不确定度只在基础数据范围内正确，在外推区域可能不正确。 体积不确定度分析（表2）： 只有关联不确定度（算法A）：平均压缩性 1.45×10⁻⁶ kPa⁻¹ 时，3447 kPa 下 0.03%、6895 kPa 下 0.07%、10342 kPa 下 0.10%；平均压缩性 0.87×10⁻⁶ kPa⁻¹ 时，3447 kPa 下 0.02%、6895 kPa 下 0.04%、10342 kPa 下 0.06%。 关联不确定度 + 压力不确定度（算法A+B）：3447 kPa 下 0.05%、6895 kPa 下 0.12%、10342 kPa 下 0.21%（对应 1.45×10⁻⁶ kPa⁻¹）；3447 kPa 下 0.03%、6895 kPa 下 0.08%、10342 kPa 下 0.13%（对应 0.87×10⁻⁶ kPa⁻¹）。 平均压缩性关联不确定度预测值为 6.5%；由压力影响产生的平均压缩性不确定度为 0.00073%/kPa。 表2 脚注：15°C 密度为 720 kg/m³ 的喷气燃料在 38°C 下或 15°C 密度为 800 kg/m³ 的燃料油在 93°C 下的典型压缩系数值；15°C 密度为 738 kg/m³ 的汽油在 −7°C 下或 15°C 密度 850 kg/m³ 的原油在 38°C 下的典型压缩系数值。 测量体积的不确定度取决于运行条件（表2，算法A），应在 0.02%~0.10% 范围内，符合 COSM 和 COPM 报告建议的 0.10% 最大不确定度。 合并关联不确定度和可能的压力不确定度后，体积不确定度在 0.03%~0.21% 范围内（表2，算法A+B）。
引用文件
GB/T 1885—1998 石油计量表 GB/T 9109.5—1988 原油动态计量 油量计算 ISO 4267-2:1988 Petroleum and liquid petroleum products—Calculation of oil quantities—Part 2: Dynamic measurement 参考文献： [1] Jacobson, E. W., Ambrosius, E. E., Dashiell, J. W., and Crawford, C. L. "Second Progress Report on Study of Existing Data on Compressibility of Liquid Hydrocarbons," Report of the Central Committee on Pipe-Line Transportation, Vol. 2(1), p. 39-45, American Petroleum Institute, Washington, D.C., 1945. [2] Jessup, R. S., "Compressibility and Thermal Expansion of Petroleum Oils in the Range 0°C to 300°C," Bureau of Standards Journal of Research, Vol. 5, July to December 1930, p. 985-1039, National Bureau of Standards, Washington, D.C. [3] Downer, L., and Gardiner, K. E. S. "Bulk Oil Measurement Compressibility Measurements on Crude Oils Deviations from API Standard 1101," BP Research Centre Report No. 20587/M (8 pages), October 28, 1970. [4] Downer, L. "Bulk Oil Measurement Compressibility Data on Crude Oils and Petroleum Products Viewed as a Basis for Revised International Tables (API Standard 1101 Tables)," BP Research Centre Report No. 20639 (21 pages), January 17, 1972. [5] GB/T 9109.5—1988 原油动态计量 油量计算 [6] ISO 4267-2:1988 Petroleum and liquid petroleum products—Calculation of oil quantities—Part 2: Dynamic measurement
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