天然气管道地质灾害问题浅析——以西气东输管道为例

天然气管道地质灾害问题浅析——以西气东输管道为例摘要：天然气管道运输仍是输送天然气最主要的方式。中国天然气仍以进口管道气

为主，天然气管道建设面临的问题不止。本文以西气东输为例，分析了建设天然气输

气管道时可能遇到的降雨、地表水、冰川及积雪消融、人类活动等地质环境灾害问题，

并提出了相关的建议。

关键词：天然气管道运输地质灾害

1天然气的地质学分布

1.1天然气的性质

天然气，是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物，大多数天然气的主要

成分是烃类，此外还含有少量非烃类。天然气的主要成分为烷烃，其中甲烷占绝大多数，

还有乙烷、丙烷、丁烷、戊烷以及少量的己烷以上烃类；天然气中的非烃类气体，一般有

硫化氢、二氧化碳、氮和水气及微量的惰性气体，如氦和氩等。在标准状况下，甲烷至丁

烷以气体状态存在，戊烷以上为液体。天然气的组成并非固定不变，不仅不同地区油、气

藏中采出的天然气组成差别很大，甚至同一油、气藏的不同生产井采出的天然气组成也会

有区别。

天然气具有以下性质：

（1）天然气是一种易燃易爆气体，和空气混合后，温度只要达到550℃就燃烧。在空

气中，天然气的浓度只要达到5-15%就会爆炸。

（2）天然气无色，比空气轻，不溶于水。一立方米气田天然气的重量只有同体积空气的55%左右，一立方米油田伴生气的重量，只有同体积空气的75%左右。

（3）天然气的主要成分是甲烷，本身无毒，但如果含较多硫化氢，则对人有毒害作用。如果天然气燃烧不完全，也会产生一氧化碳等有毒气体。

（4）天然气的热值较高，一立方米天然气燃烧后发出的热量是同体积的人工煤气（如焦炉煤气）的两倍多，即35.6-41.9兆焦/立方米（约合8500-10000千卡/立方米）。

（5）天然气可液化，液化后其体积将缩小为气态的六百分之一。每立方米天然气完全燃烧需要大约十立方米空气助燃。

（6）一般油田伴生气略带汽油味，含有硫化氢的天然气略带臭鸡蛋味。

总之，天然气是一种洁净环保的优质能源，具有绿色环保、安全可靠、热值高的特点。

1.2天然气的分类

天然气可分为常规天然气和非常规天然气。常规天然气一般是以浮力作为迁移动力，

以构造和地层形式单个分布，在目前技术经济条件下可以进行工业开采的天然气，主要指

伴生气（也称油田气、油藏气）和气藏气（也称气田气、气层气）。非常规天然气一般不是

以浮力作为迁移动力而是以扩散方式运移、聚集的，这种气藏具有区域性广泛分布且一般

不依赖于构造和地层圈闭；一般包括煤层气（Coalbedmethane）、页岩气（Shalegas）、致密

砂岩气（Tightsandgas）、天然气水合物（Gashydrates）及浅层生物气等。

（1）煤层气，是指赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，一般吸附气站80-92%，是煤的伴生矿产资源，俗称“瓦斯”；其热值是通用煤的2-5倍，主要成分为甲烷，1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与常规天然气相当。

（2）页岩气，是从页岩层中开采出来的天然气，主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，

页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气，它可以生成于有机成因的各种阶段天然气主体上以游离相态（大约50%）存在于裂缝、孔隙及其它储集空间，以吸附状态（大约50%）存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面，极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中，也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩地层中为天然气生成之后，在源岩层内的就近聚集表现为典型的原地成藏模式，与油页岩、油砂、地沥青等差别较大。与常规储层气藏不同，页岩既是天然气生成的源岩，也是聚集和保存天然气的储层和盖层。因此，有机质含量高的黑色页岩、高碳泥岩等常是最好的页岩气发育条件。

较常规天然气相比，页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点，大部分产气页

岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。

图1天然气储存状态（数据来源：EIA）

1.3管道天然气

现有的天然气储运形式包括管道天然气、压缩天然气和液化天然气。

（1）管道天然气（PNG），指通过天然气管道运输气态天然气资源。

（2）压缩天然气（CNG），把天然气加压（超过3,500磅/平方英寸）并以气态储存在

容器中，与管道天然气组分相同，广泛作为车辆燃料使用；LNG也可用来制作CNG。CNG

一般通过运输车、运输船运输。

（3）液化天然气（LNG），天然气经过预处理，脱除重烃、硫化物、二氧化碳和水等杂

质后，常压下深冷至-162℃，可使其由气态转变为液态，即液化天然气（LNG）；其具有无色、无味、无毒且无腐蚀性等特点，并且体积约为同量气态天然气的1/600，重量仅为同

体积水45%左右。LNG一般通过铁路、槽运和船运运输。

虽然天然气贸易中一部分采用LNG（液化天然气）方式，但是，目前天然气管道仍是

输送天然气最主要的方式。近年来，由于全球对低碳经济的强烈呼吁，以及页岩气不断开发将带来巨大的天然气资源等因素，进一步刺激了未来天然气管道建设的持续快速增长。

美国天然气干线管道总长度约55×104km，其中，洲际管道约占70%，州内管道约占30%。美国管道网络化、供应多元化，基础设施完善。欧洲天然气管道干线里程为

23.47×104km，连通北非、中亚和俄罗斯。俄罗斯天然气管道干、支线长约

16.83×104km，连接气田、地下储气库和城市终端用户。土库曼斯坦、乌兹别克斯坦和哈