天然氣基礎知識2目錄四、天然氣的應用五、天然氣的基本性質二、天然氣組成一、天然氣工業發展三、天然氣分類1、我國油氣資源分布1．腳步蹣跚的幼年期2．儲、產量快速增長的青年期儲量，1980年以來，每5年的儲量增加值翻一番2、天然氣發展歷程1990~2005年天然氣儲、產量變化儲產比：年末剩余可采儲量/當年產量誤解（分子分母都在變化）2、天然氣發展歷程在規劃性的框算中以1000m3氣為1t油當量。對中國油氣可采資源的估算中油氣大致相當。以2005年產量計氣為油的27.1%，按2020年前后的可能產量比，二者也只能大體相當。從產量看“天然氣時代”缺乏基礎。3、石油天然氣的比較分析1．氣層氣（非伴生氣）和溶解氣（伴生氣）探明地質儲量剩余可采儲量產量氣層氣79.17%94.48%80.55%溶解氣20.83%5.52%19.45%4、天然氣產量現狀2．大區和公司構成中部鄂爾多斯和四川盆地的探明儲量占全國近一半產量超一半特別是四川占全國產量的1/34、天然氣產量現狀4、天然氣產量現狀3．中國天然氣的品級特點儲量規模偏小國內外大氣田下限的差別巨型氣田的作用豐度偏低儲層不均質性強個別大氣田儲量待核實單井產量低、衰減快、井口價高多數氣田遠離經濟中心，要中、長距管線4、天然氣產量現狀11目錄四、天然氣的應用五、天然氣的基本性質二、天然氣組成一、天然氣工業發展三、天然氣分類廣義：指自然界中天然存在的一切氣體，包括大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈中各種自然過程形成的氣體。狹義：人們長期以來通用的“天然氣”的定義，是從能量角度出發的狹義定義，是指天然蘊藏于地層中的烴類和非烴類氣體的混合物，主要存在于油田氣、氣田氣、煤層氣、泥火山氣和生物生成氣中。石油工業：從油氣田開采出來的以甲烷為主要成分的可燃性氣。采氣工程定義：天然氣是以石蠟族低分子飽和烴為主的烴類氣體和少量非烴氣體組成的混合氣。1、天然氣的定義122、天然氣的組成一、基本組分天然氣組成成分多以甲烷為主，甲烷是天然氣中的主要成分。它的分子式是4，由一個碳原子和四個氫原子組成。甲烷的分子量為16.043。

天然氣中除甲烷外，還有乙烷、丙烷、丁烷（包括正丁烷、異丁烷）、戊烷等。丙烷和丁烷組合在一起就是液化氣；戊烷以上是輕質油，其常溫常壓下是液體。甲烷是空間正四面體結構，碳原子在中間，由四個氫原子在外圍四個頂點，四個鍵角為109028’

包括有機硫和無機硫，無機硫是指天然氣中所含的硫化氫，分子式是H2S，它是一種比空氣輕、可燃、有毒、有臭雞蛋氣味的氣體。硫化氫與天然氣中的水化合生成硫酸，對金屬造成嚴重的腐蝕作用。天然氣中的有機硫有硫醇、硫醚、二硫化碳、硫酚等。有機硫對管線的腐蝕不是很嚴重，但對化工工藝中的催化劑產生毒害，使催化劑失去作用，并對環境造成污染。所以對含硫超標的天然氣要進行脫硫處理，使硫化氫轉換為硫磺等化工產品。二、含硫組分2、天然氣的組成3、天然氣的組成—國外某些重要氣田天然氣組成3、天然氣的組成—國外某些重要氣田天然氣組成3、天然氣的組成—國內某些重要氣田天然氣組成序號代號名稱分子式氣層氣伴生氣1C1甲烷492.47%69.73%2C2乙烷C2H63.50%10.88%3C3丙烷C3H80.98%10.42%44正丁烷4H100.22%2.20%54異丁烷4H100.34%2.58%65正戊烷5H120.06%1.88%75異戊烷5H12

0.32%8C6己烷C6H14

0.47%9C7庚烷C7H16

0.15%10C8辛烷C8H18

0.05%11N2氮氣N21.75%0.56%122二氧化碳20.68%0.76%3、天然氣組成3、天然氣組成_西二氣的天然氣組成20目錄四、天然氣的應用五、天然氣的基本性質二、天然氣組成一、天然氣工業發展三、天然氣分類

（2）凝析氣：在天然氣開采過程中有較多的天然汽油凝析出來的天然氣。例如新疆柯克亞的天然氣就屬于凝析氣。（1）氣層氣：是指在地層中呈氣態單獨存在，采出地面后仍然為氣態的天然氣，例如四川大多數氣田、中原油田的文23氣田都屬于這種類型的天然氣。氣層氣的甲烷含量一般在90%以上。（3）伴生氣：在地層中溶解于原油中，或呈氣態與原油共存，隨原油同時被開采出來的天然氣。伴生氣的甲烷含量一般在6580%左右，需要經過凈化處理后才能使用。1、按天然氣的來源分類（1）干氣：按C5界定法指在1m3井口流出物中C5以上液烴含量低于13.53的天然氣。（2）濕氣：反之，C5以上液烴含量高于13.53的天然氣。（3）貧氣：C3及以上烴類含量少于10033的天然氣。（4）富氣：C3及以上烴類含量高于10033的天然氣。2、按天然氣的烴類組成分類22（2）凈化氣：含硫量在13以內的天然氣。（1）酸氣：含硫量在13以上的天然氣。3、按天然氣含硫量分類（3）：是壓縮天然氣的縮寫，它是指將天然氣壓縮到25左右，裝入鋼瓶供汽車發動機作為清潔燃料，具有污染小、成本低、抗爆震性好等優點，對減少城市大氣污染、提高環境質量有著重要作用。（1）管輸天然氣：使用密閉管道輸送的天然氣，這與“井口天然氣”概念相對應。井口天然氣一般沒有經過分離或處理，氣質很差；管輸天然氣一般經過多級處理，氣質較干凈。國內天然氣輸送大部分采用管輸方式。（2）：是液化天然氣的縮寫，它是將天然氣進行高壓低溫處理后全部變成液體，適用于離油區較遠、輸氣管網未覆蓋的地區。4、按天然氣輸送方式分類25目錄四、天然氣的應用五、天然氣的基本性質二、天然氣組成一、天然氣工業發展三、天然氣分類1、應用前景天然氣資源是天然氣行業發展的基礎，新中國成立以來，我國天然氣生產有了很大發展。特別是“八五”以來，天然氣探明儲量快速增長，天然氣產業進入高速發展時期。2010年我國天然氣新增探明地質儲量5945.5億立方米，新增探明技術可采儲量2875.0億立方米。截至2010年底，全國天然氣累計探明地質儲量9.3萬億立方米，剩余技術可采儲量3.9萬億立方米，比上年增長3.7%。

21世紀以來，我國天然氣市場進入大規模發展階段，天然氣消費量以每年兩位數的速度增長。2009年我國生產天然氣830億立方米，同比增長7.7%。全國天然氣表觀消費量為874.5億立方米，與2008年相比增長11.5%。2010年，國內天然氣產量繼續保持穩定增長。2010年1-12月份，國內天然氣產量944.8億立方米，同比大幅增長12.1%。2010年，國內天然氣表觀消費量首次突破1000億立方米，達到1070.3億立方米，同比大幅增長15.9%。2010年我國天然氣產業體制改革取得明顯成效，油氣資源稅在新疆試點征收，天然氣定價機制改革邁出新步伐。從天然氣儲量來看，中國的天然氣儲量也相當可觀。新疆、四川和內蒙古等地區蘊藏著豐富的天然氣資源。塔里木油田投入西氣東輸的資源可以穩定供氣30年，內蒙古蘇里格氣田也展示了良好的發展前景。同時，不可忽視的是我們還有300萬平方公里的“藍色國土”。中國近海有7個大的含氣盆地，天然氣資源近14萬億m3；南沙盆地的天然氣資源量高達8萬到10萬億m3。這些氣田接近沿海發達地區，勘探程度也較低，為中國的天然氣發展提供了廣闊空間。

從國內的開采技術與運輸手段來看，中國的一些勘探技術已達到或超過世界水平，塔里木、四川、內蒙古等一些大氣田的發現已是明證；在運輸手段上，建設長輸管道進行天然氣輸送對于中國來說已不是問題，西氣東輸管道的建設證明了中國具備建設世界級管道的能力；另一重要運輸方式就是將天然氣液化后運送到進口方碼頭還原為氣體，然后輸送到用戶。據記者了解，中國對此也已制定了具體舉措。國家發展和改革委員會能源局在第八屆東北亞天然氣和管道國際大會上預計，2002年到2020年，中國天然氣基礎設施建設投資共需2200多億元，主要用于建設5萬公里的天然氣管線，千萬噸級液化天然氣接收站和百萬噸規模的液化天然氣運輸能力。從經濟方面來看，目前，我國經濟建設正處于一個新的發展期，能源需求日益增加，拉閘限電更是進一步說明了能源需求的旺盛。國家在可持續發展戰略中提出，要調整能源結構，開發利用可再生能源和新能源，這也為天然氣行業的發展提供了機遇。中國天然氣產業的發展總原則是：“立足國內，利用海外，西氣東輸，北氣南下，海氣登陸，就近供應。”中國政府目前正在制定天然氣產業的中長期發展規劃，以進一步加快天然氣勘探、開發和利用，優化能源結構，維護國家能源安全。

2、優質的燃料天然氣作為燃料用于兩大部分，一是用于家庭和公共設施的烹飪、取暖、制冷和空調，二是用于企業，主要用于冶金、電力、水泥和陶瓷等許多行業，而且可以作為汽車發動機的燃料，以減少城市污染，在航空工業，液化天然氣可以作為超音速飛機的主要燃料。天然氣作為城市燃氣，與人工煤氣、液化石油氣相比，具有很多優點：一是熱值高，為人工燃氣的兩倍；二是無毒害作用，不像人工燃氣那樣含有大量的一氧化碳有毒氣體；三是比空氣輕，泄漏后擴散到空氣中容易散出，不像液化石油氣那樣比空氣重、不易積存到通風不好的房間或室內的低處；四是用管道輸送到居民家中，省力便捷；五是完全燃燒后生成的二氧化碳的含量比液化石油氣少，降低了煙氣對大氣的溫室效應，有利于環境保護六是與其他能源相比，天然氣有更大的開采潛力。據劉克雨介紹，雖然1998年統計表明，天然氣的可采儲量略低于石油，但根據能源界“儲采比”的說法，現在發現的儲量與目前年產量相比，石油的儲采比是41年，而天然氣的儲采比是61年，比石油的開采年限多出50%3、重要的化工原料天然氣可以分離出甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等純烴，它們是最基本的有機化工原料，甲烷可以生產合成氨、甲醇、碳黑、尿素等產品，從乙烷、丙烷、丁烷等經過高溫裂解可以生產乙烯、丙烯、丁烯等，再通過氧化、脫氫、異構化可以生產聚乙烯、合成纖維、合成橡膠以及合成塑料等。33目錄四、天然氣的應用五、天然氣的基本性質二、天然氣組成一、天然氣工業發展三、天然氣分類1、參比條件11062—1998《天然氣發熱量、密度、相對密度和沃泊指數的計算方法》(非等效采用6976：1995)對天然氣密度、相對密度等計算進行了具體的規定。天然氣的性質與所處的壓力、溫度有關，因此有必要將不同壓力、溫度條件下的氣體性質換算到相同條件下來進行定量研究，這種條件就叫參比條件。參比條件分為兩種情況：（2）燃燒參比條件：指規定的燃料燃燒時的參比溫度和壓力，我國為：20℃,101.325。（1）計量參比條件：指規定的燃料燃燒時,計量統一指定的參比溫度和壓力，我國為：20℃,101.325。（1）定義由兩種或兩種以上單一氣體組成的氣體稱為氣體混合物。例如天然氣就是以甲烷為主的多種氣體組成的混合氣體。（2）體積分數在天然氣中，各組分的數量分別占天然氣總數量的比值叫天然氣某組分的含量，氣體組成可以用體積分數、質量分數或摩爾分數表示。氣體分析結果一般采用摩爾分數。當混合氣體中某一組分處于混合氣體的壓力、溫度下時所占的體積叫該組分的分體積，天然氣的總體積等于各組分的分體積之和：12+……各組分體積分數：y11y22…

天然氣各組分的體積分數之和等于1，即：y1+y2+……12、體積分數摩爾分數由下式進行換算：(1-1)式中：——氣體某組分的摩爾分數——氣體某組分的體積分數；——氣體某組分的壓縮因子。（2）混合氣體的摩爾質量混合氣體的摩爾質量按下式計算：

（1-2）（1）摩爾分數3、摩爾分數對于實際氣體，由于實際氣體的分子占有體積，分子間存在相互作用力，當壓力升高，氣體分子本身的體積占總體積的比重增大，分子間的作用力（引力或斥力）增加，氣體體積將嚴重偏離理想氣體的體積。因而需要引入一個校正因子——壓縮因子，它是指在規定的壓力和溫度條件下，給定質量氣體的實際體積除以在相同條件下按理想氣體定律計算出的體積。對于給定參比條件下的壓縮因子，根據各組分的求和因子，按下式計算天然氣壓縮因子：

（1-3）式中：Z——天然氣壓縮因子;——天然氣中i組分的摩爾分數;——天然氣中i組分的求和因子（見表1-2）。

對于其他條件下的壓縮因子，必須按照6143標準或17747-1999標準進行計算。4、壓縮因子天然氣物性參數表（20℃，101.325）序號組分名稱摩爾質量求和因子沸點K體積發熱量3高位低位1甲烷16.0430.0436111.6337.04433.3672乙烷30.070.0894184.5764.9159.393丙烷44.0970.1288231.0892.2984.944正丁烷58.1230.1783272.66119.66110.4752-甲基丙烷58.1230.1703261.34119.28110.096正戊烷72.150.2345309.21147.04136.0172-甲基丁烷72.150.2168300.99146.76135.7282,2-二甲基丙烷72.150.2025282.65146.16135.139己烷86.1770.2846341.89174.46161.59102-甲基戊烷86.1770.272333.41174.14161.27113-甲基戊烷86.1770.2683336.42174.25161.38122,2-二甲基丁烷86.1770.255322.88173.73160.86132,3-二甲基丁烷86.1770.2569331.13174.05161.1914庚烷100.2040.3521371.57201.84187.1315辛烷114.2310.4278398.82229.22212.6716壬烷128.2580.5148

256.64238.2517癸烷142.2850.614

284.03263.818苯78.1140.253353.24137.27131.7619甲苯92.1410.3286373.78164.16156.820氫氣2.0159-0.005120.2811.88910.0521一氧化碳28.010.0281.6611.7611.7622硫化氫34.0820.1212.8423.3721.5323氦氣4.002604.215

24氬氣39.9480.026587.291

25氮氣28.01350.017377.35

26氧氣31.99880.026590.19

27二氧化碳44.010.0728194.64

28水（氣態）18.01530.2191100

29空氣28.9626

78.95

密度是指在規定壓力和溫度條件下，氣體質量除以它的體積，單位為：3（1-4）從式(3-4)知，密度等于比容的倒數，ρ=1。（1）理想氣體的密度，由理想氣體狀態方程得:(1-5)式中：ρ0——理想氣體密度，3;R——通用氣體常數，·K;T——絕對溫度;p——氣體壓力，;M——摩爾質量，。5、密度相對密度是指在相同壓力和溫度條件下，氣體的密度除以具有標準組成的干空氣的密度。式中：0——理想氣體相對密度；——組分i的摩爾質量，;——標準組成的干空氣質量，。式中：——天然氣的實際（真實）相對密度；——標準組成的干空氣的壓縮因子，在20℃，101.325標準參比條件下，0.99963。（1）理想氣體相對密度。公式為（2）天然氣的相對密度。公式為（1-8）（1-7）6、相對密度發熱量定義燃燒一定體積或質量的天然氣所能發出的熱量稱為天然氣的發熱量，它分為兩種：（1）高位發熱量是指規定量的氣體在空氣中完全燃燒時所釋放出的熱量。在燃燒反應發生時，壓力保持恒定，所有燃燒產物的溫度降至與規定的反應物溫度相同的溫度，除燃燒中生成的水全部冷凝為液態外，其余所有燃燒產物均為氣態（簡稱高熱值）。天然氣燃燒時要產生水蒸氣，這些水蒸氣冷卻到原來的燃燒相同溫度時，不但要放出因溫度升高而吸收的熱量，而且要放出水蒸氣的冷凝熱。（2）低位發熱量是指規定量的氣體在空氣中完全燃燒時所釋放出的熱量。在燃燒反應發生時，壓力保持恒定，所有燃燒產物的溫度降至與指定的反應物溫度相同的溫度，所有燃燒產物均為氣態（簡稱低熱值）。高位發熱量減去水蒸氣的冷凝熱就是低位發熱量。在實際燃燒時，水蒸氣并沒有冷凝，所以只有低位發熱量才能被人們利用。7、天然氣發熱量混合氣體發熱量(1)混合氣體摩爾發熱量的計算公式為

（1-9）

式中：——混合氣體的理想摩爾發熱量，;——混合氣體中組分i的摩爾分數；——組分i的理想摩爾發熱量，。

天然氣摩爾發熱量：精確計算天然氣理想摩爾發熱量，需要對天然氣進行焓修正，但修正值很小，標準規定直接采用混合氣體的理想摩爾發熱量計算。7、天然氣發熱量天然氣的質量發熱量與天然氣理想質量發熱量被看作相等。混合氣體體積發熱量①、理想氣體的體積發熱量公式為

式中：0——混合氣體的理想體積發熱量，3；——組分i的理想體積發熱量，3。（1-11）②、天然氣的體積發熱量公式為

式中：實際氣體的體積發熱量，3。（1-12）混合氣體質量發熱量的計算公式為式中：——混合氣體的理想質量發熱量，;

——組分i的理相質量發熱量，。7、天然氣發熱量沃泊指數用于表征燃氣的一個質量指標，表征燃氣熱負荷的特性數據（又稱華白數），它的定義是：在規定的參比條件下的體積高位發熱量除以在相同規定計量參比條件下的相對密度的平方根。單位為：3。理想氣體的沃泊指數為天然氣的沃泊指數計算

(1-14)不同組成的天然氣若具有相近的沃泊指數，則在相同的燃具中具有相同的熱負荷，從而使天然氣互換性和燃具的適應性有了可以描述的參數。通過測量沃泊指數，可以定量地調整燃具的空氣量，防止燃具在穩定燃燒時不發生黃焰、回火、離焰及一氧化碳超標等現象。(1-13)8、沃泊指數定義：單位質量的氣體，在沒有化學反應和相變的情況下，溫度每升高1℃時所需要的熱量叫比熱，單位為(·℃)。(1)定壓比熱()：定壓過程中系統溫度升高1℃時所需要的熱量。(2)定容比熱()：定容過程中系統溫度升高1℃時所需要的熱量。(3)比熱比：定壓比熱與定容比熱之比。

(1-15)理想氣體的等熵指數等于比熱比。在天然氣計量中，一般用甲烷的比熱來表征天然氣的比熱，天然氣等熵指數就用甲烷的比熱比近似代替，一般可取к=1.30。9、比熱動力粘度是表示物體流動時分子之間因相對運動而產生的阻力大小的物理量。作相對運動的兩層流體之間的內摩擦力與層之間的距離成反比，與兩層的面積和相對速度成正比。比例常數稱為流體的動力粘度或絕對粘度。（1-16）式中：F——兩層面間的內摩擦力;d——兩層面間的距離；A——兩層面間的面積2；U——兩層流體的相對移動速度；μ——流體的動力粘度,·s。運動粘度是動力粘度與密度的比值，單位為：m2。（1-16）天然氣粘度和壓力、溫度、分子量有關。在接近大氣壓的低壓條件下，壓力對粘度的影響很小（可忽略），粘度隨溫度增加而變大，隨分子量增大而減小；而在較高壓力下，天然氣的粘度隨壓力增加而增大，隨溫度升高而減小，隨分子量增加而增大。此外，天然氣粘度還隨非烴氣體增加而增加。當天然氣中以甲烷為主要成分時，可用甲烷的粘度代替天然氣的粘度。10、粘度當氣體溫度低于某一數值時可以等溫壓縮成液體