天然气基础知识

天然气基础知识

天然气基本知识

第一部分基本理论

一、一次能源概念及分类

一次能源是指直接取自自然界，没有经过加工转换的各种能量和资源，它包括：原煤、原油、天然气、油页岩、核能、太阳能、水力、风力、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等等。

一次能源根据它们是否能够再生而分成再生能源和非再生能源。

再生能源：可再生能源是清洁能源，是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源，它对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用，主要包括：太阳能、水能、风能、海洋能、潮汐能等。。

非再生能源：煤炭、石油、天然气、油页岩和核燃料铀等。其中煤炭、石油、天然气和油页岩等非再生能源又叫化石燃料、燃料矿石和矿物燃料。二、天然气概念

广义：自然界一切天然因素形成的气体，都可称为天然气。如大气、地下气、宇宙气等。

狭义：是指存在于地下岩层中的各种气体，天然气的成分不是单一的，而是由多种气态物质组成的混合物，如气层气、油田气、煤层气等。

三、天然气分类

1按重烃气含量分类

a、干气甲烷含量在气体成分中占95%以上，重烃气含量很少，不超过1%—4%。它不与石油伴生，可单独形成纯气藏。

b、湿气气体成分中含重烃气超过5%，即为湿气，湿气常与石油伴生。如我国大庆、辽河、大港等油田所产天然气多为湿气。

c、富气是指含C3、C4、C5等重碳成分较高的天然气，一般占10%以上；

d、贫气是指含C3、C4、C5等重碳成分较少的天然气，一般占10%以下；

2、按产出分类

a、气田气从气井中开采出来的天然气，不与油藏伴生的单一天然气聚集的气体，气体成分以甲烷为主，其含量达到95%以上，重烃气含量极少，不超过1%—4% ,属于干气；

b、油田气主要指与石油共存的天然气。可溶于油内或在油气藏中呈游离气态，也可以单独气藏与油藏共处于同一油气田中，一般油田气除以甲烷为主外还含有较多的重烃气，重烃含量可达百分之几至几十，属于湿气。

c、凝析气当地下温度、压力超过临界温度﹙单一气体都有一特定温度，高于此温度时不管加多大压力都不能使该气体转化为液体，该特定温度成为临界温度。甲烷的临界温度为-82.5℃﹚后液态烃逆蒸发作用而形成的气体。

d、煤层气指煤层中的游离气和吸附气，主要成分是甲烷，此外还伴生有氮气、二氧化碳、氢气等。

3、按状态分类

a、普通天然气是指常温常压下的天然气，相对密度为0.59，在标准状

况（101325Pa，0℃）下，天然气混合物的密度为0.71 Kg/m3，空气密度为1.29 Kg/m3，相对密度就是二者的比值；

b、压缩天然气（CNG）是指压力达到20MPa以上的天燃气，

一般压力为25MPa，体积是标准状态下的1/300，是理想的汽车燃料;

c、液化天然气（LNG）是指转变为液态的天然气，一般在常压下，温度

冷却到-162℃天然气由气态变为液态，体积缩小为原来的1/600，密度为

0.42-0.46t/m3；如果在20MP下，冷却至-140℃则由气态变为液态.

d、可燃冰可燃冰的学名为“天然气水合物”，是天然气在0℃和30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”。“冰块”里甲烷占80%～99.9%，可直接点燃，燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小得多。1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。目前，全世界拥有的常规石油天然气资源，将在40年或50年后逐渐枯竭。而科学家估计，海底可燃冰分布的范围约4000万平方公里，占海洋总面积的10%，海底可燃冰的储量够人类使用1000年，因而被科学家誉为“未来能源”、“21世纪能源”。 2007年5月1日凌晨，我国在南海北部成功钻获天然气水合物实物样品“可燃冰”，从而成为继美国、日本、印度之后第4个通过国家级研发计划采到水合物实物样品的国家。

四、天然气化学组成

a、烃类气体主要是甲烷（CH4）一般占80%以上，其次为乙烷（C3H6）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）、戊烷（C5H12）等；

b、非烃气体二氧化碳（CO2）、硫化氢（H2S）、一氧化碳（CO）、氮气（N2）等；

c、稀有气体氦气（Ne）、氩气（Ar）等。

五、天然气主要成分

a、可燃气体主要是甲烷（CH4）等烃类气体；

b、酸性气体如二氧化碳（CO2）、硫化氢（H2S）等；

c、水蒸气

六、天然气的物理性质

未处理的可有汽油味，有时有硫化氢味。经处理过的天然气是无色、无味、无毒和无腐蚀性的气体，主要物理性质是具有可燃性。

a、密度密度的定义为单位体积气体的质量，在标准状况（101325Pa，

0℃）下，天然气中主要烃类成分的密度为0.6773Kg/m3（甲烷）。天然气混合物的密度一般为0.7-0.75Kg/m3，其中石油伴生气特别是油溶气的密度最高可达1.5Kg/m3甚至更大些。天然气的密度随重烃含量尤其是高碳数的重烃气含量增加而增大，亦随CO2和H2S的含量增加而增大。

b、粘度 0℃时为0.31×10-6Pa.s，20℃时为0.12×10-6Pa.s。

c、溶解性天然气溶于水和石油，甲烷在石油中的溶解度约等于水中的九倍。

d、可燃性每立方米天燃气燃烧时所放出的热量称为热值，甲烷的热值为35-38兆焦/标准立方米；约8500大卡/立方米

e、可压缩性

七、天然气爆炸极限

天然气在空气中的爆炸极限是上限为15%，下限为5% 。

八、天然气的化学反应

甲烷的分子结构是由一个碳原子和四个氢原子组成，燃烧主要产物是二氧化碳和水。

CH4+2O22+2H2O

甲烷与水蒸气作用将甲烷和水蒸气通过贮有镍或三氧化二铝催化剂的反应器在850℃左右就发生转化作用生成一氧化碳和氢气。一氧化碳和氢气可用来合成甲醇、合成氨等等，工业上叫做合成气。

九、天然气的水露点