天然气专业知识讲义一、基础知识（一）、天然气来源1、从天然气井中开采出来的气田气，也称为纯天然气。

2、伴随石油一起开采出来的天然气称为油田伴生气。

3、从含石油轻质馏分的凝析油中分离出来的凝析气田气。

4、从井下煤层抽出的煤矿矿井气，俗称瓦斯。

5、从页岩层中开采出来的天然气称为页岩气。

6、分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。

因其外观象冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”。

通常，把前三种天然气称为“常规天然气”，后三种称为“非常规天然气”。

（二）、天然气特性天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。

在标准状况（101.325kPa,0℃）下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以下为液体。

天然气具有以下特性：1、常温常压时相对密度小，比空气轻，易向高处流动。

2、具有易燃易爆性，遇到静电火花也会引爆；爆炸极限为5.0～15.1%（空气中的体积百分含量）。

3、热值高，天然气的热值为33.47～46.02MJ/Nm3(8000～11000kCal/Nm3)大约是煤气的2～8倍，是液化石油气的1/3左右。

（标准状况为101.325kPa，20℃）4、具有溶解性，能溶解普通橡胶和石化产品，因此用户必须使用耐油的胶管或棉线纺织的塑料管。

5、天然气具有腐蚀性。

天然气的腐蚀性主要是由于其组分中含有的硫化氢、二氧化硫、二氧化碳等酸性气体造成的。

6、天然气具有麻醉性，在空气中浓度较高时对人体中枢神经具有麻痹性。

7、天然气无毒性，不含一氧化碳，但燃烧不完全时，也容易产生一氧化碳有毒气体，造成人身中毒。

8、天然气为“干气”，杂质少，燃烧更完全、更卫生。

9、天然气的输送一般经过降压、计量、加臭后直接采用管道输送到用户灶前，因此运输、使用天然气极为方便。

（三）、天然气的用途天然气的利用已经进入我国经济的许多领域，主要用于化工生产、发电、居民燃气、商业供气、市区供热以及汽车燃料。

天然气资源丰富，具有不可替代的优势，所以天然气的应用越来越受到人们的广泛重视，发展前景十分广阔。

1、天然气用于发电以天然气为燃料的燃气轮机电厂的废物排放水平大大低于燃煤与燃油电厂，而且发电效率高，建设成本低，建设速度快；另外，燃气轮机启停速度快，调峰能力强，耗水量少，占地省。

2、天然气用作化工原料以天然气为原料的一次加工产品主要有合成氨、甲醇、炭黑等近20个品种，经二次或三次加工后的重要化工产品则包括甲醛、醋酸、碳酸二甲酯等50个品种以上。

以天然气为原料的化工生产装置投资省、能耗低、占地少、人员少、环保性好、运营成本低。

3、天然气广泛用于民用、工业及商业天然气经过开采、收集、分离、净化、加压后供给城镇作为燃气气源。

燃气灶具、热水器、采暖及制冷，也用于造纸、冶金、采石、陶瓷、玻璃等行业，还可用于废料焚烧及干燥脱水处理。

工业上替代乙炔作为切割气，SNG-亚普天然气在船厂中的应用.pdf。

4、天然气用作汽车燃料用于汽车燃料时，一氧化碳、氮氧化物与碳氢化合物排放水平都大大低于汽油、柴油发动机汽车，不积碳，不磨损，运营费用很低，是一种环保型汽车。

到2012年，全世界约有13 00万辆天然气汽车，其中中国约有100万辆，美国有12万辆左右。

与煤炭、石油等能源相比，天然气在燃烧过程中产生的能影响人类呼吸系统健康的物质极少，产生的二氧化碳仅为煤的40%左右，产生的二氧化硫也很少。

天然气燃烧后无废渣、废水产生，具有使用安全、热值高、洁净等优势。

但是，对于温室效应，天然气跟煤炭、石油一样会产生二氧化碳。

因此，不能把天然气当做新能源。

二、天然气的分类(一)、天然气分类原则(1) 按组分划分：干气、湿气；烃类、非烃类。

(2) 按天然气来源划分：有机来源、无机来源。

(3) 按生储盖组合划分：自生自储型、古生新储型和新生古储型。

(4) 按天然气相态划分：游离气、溶解气、吸附气、固体气(气水化合物)。

(5) 按有机母质类型划分：腐殖气(煤型气)、腐泥气(油型气)、腐殖腐泥气(陆源有机气)。

(6) 按有机质演化阶段划分：生物气、生物一热催化过渡带气、热解气(热催气、热裂解气)、高温热裂解气等。

(7) 其他。

（二）、从矿场特点和化学组分来分类天然气1. 按矿场特点分类(1) 气藏气产自天然气藏中的天然气称气藏气。

一般气藏气含有90%(体积分数)以上的甲烷，还含有少量乙烷、丙烷、丁烷等烃类气体和CO2、H2S、N2等非烃类气体。

不与石油共生的纯气藏，又称非伴生气。

(2) 凝析气藏气除含有大量的甲烷外，还含有乙烷、丙烷、丁烷，以及戊烷以上的烃类，即汽油、煤油组分。

凝析气藏气和气藏气一样，均称非伴生气。

(3) 油田气含溶解气和气顶气，伴随原油共生，又称伴生气。

其特点是乙烷和乙烷以上的烃类含量比气田气高。

2. 按天然气的化学成分分类(1) 烃类气甲烷和其重烃同系物的体积含量超过50%时称烃类气。

按烃类气的湿度系数，将烃类气分为干气和湿气。

一般将甲烷含量≥95%(C2+/C1＜5%)的天然气称为干气，甲烷含量小于95%( C2+/C1＞5%)的天然气称为湿气。

(2) 含硫气H2S作为天然气中的一种组分是较普遍存在的，但以主要气体组成成藏者并不多见。

1976年我国渤海湾盆地冀中坳陷晋县凹陷东部断阶带发现的赵兰庄下第三系孔店组气藏H2S含量高达92%，在世界上也罕见。

根据H2S含量(按体积分数)的不同，行业标准把含硫气气藏分为：①微含硫气藏：＜0.00 13%；②低含硫气謦：0.0013%～0.3%；③中含硫气藏：0.3%～2.0%；④高含硫气藏：2.0%～10.O%；⑤特高含硫气藏：10.0%～50.0%；⑥H2S气藏：＞50.O%。

(3) 二氧化碳类气在烃类气藏中有的CO2共存，有的以CO2为主，伴生有甲烷和氮气。

根据CO2含量(按体积分数)的不同，行业标准把拿CO2气藏分为：①微含CO2气藏：＜0.01%；②低含CO2气藏：0.01%～2.0%；③中含C02气藏：2.0%～10.0%；④高含C02气藏：10.0%～50.0%；⑤特高含C02气藏：50.0%～70.0%；④CO2气藏：＞70.0%。

目前世界上发现不少CO2气藏，我国也在十几个地区和层位发现CO2气藏。

松辽盆地南部德惠断陷万金塔-农安背斜带北端万金塔下白垩统泉头组CO2气藏，C02含量高达99.77%。

(4) 氮类气天然气中N2含量变化很大，从微量到以N2为主。

根据N2含量(按体积分数)的不同，行业标准把含N2气藏分为：①微含N2气藏：＜2.0%；②低含N2气藏：2.0%～5.0%；③中含N2气藏：5.O%～10.0%；④高含N2气藏：10.0%～50.0%；⑤特高含N2气藏：50.0%～70.O%；⑥N2气藏：＞70.0%。

四川盆地威远气田震旦系气藏天然气含氮量在6%～8%，属于中含N2气藏。

鄂西和江汉等地区发现的N2气藏，天然气中含氮量达80%～90%。

三、城镇燃气分类城镇燃气是指从城市、乡镇或居民点中的地区性气源点，通过输配系统供给居民生活、商业、工业企业生产、采暖通风和空调等各类用户公用性质的，且符合GB50028-2006《城镇燃气设计规范》燃气质量要求的可燃气体。

城镇燃气一般包括天然气、液化石油气和人工煤气。

1、根据《城镇燃气分类和基本特性》GB/T 13611-2006规定，城镇燃气按燃气类别及其燃烧特性指标(华白数W和燃烧势CP )分类。

详见GBT13611-2006 城镇燃气分类和基本特性.pdf。

2、城镇燃气管道的设计压力(P)分为7级，见下表。

城镇燃气管道设计压力(表压)分级详见：GB50028-2006城镇燃气设计规范（高清版）.pdf。

四、天然气输送（一）、长输管道根据TSG R1001-2008《压力容器压力管道设计许可规则》规定，天然气长输管道为GA类压力管道。

TSG R1001-2008压力容器压力管道设计许可规则.pdf工业管道执行GB/T20281.1～6-2006 压力管道规范。

GBT20801-2006 压力管道规范－工业管道\GB20801.1-2006-T 压力管道规范－工业管道总则.pdf、GBT20801-2006 压力管道规范－工业管道\GB20801.2-2006T 压力管道规范工业管道第2部分：材料.pdf、GBT20801-2006 压力管道规范－工业管道\GB20801.3-2006T 压力管道规范工业管道第3部分：设计和计算.pdf、GBT20801-2006 压力管道规范－工业管道\GB20801.4-2006-T 压力管道规范－工业管道制作与安装.pdf、GBT20801-2006 压力管道规范－工业管道\GB20801.5-2006-T 压力管道规范－工业管道检验与试验.pdf、GBT20801-2006 压力管道规范－工业管道\GB20801.6-2006T 压力管道规范工业管道第6部分：安全防护.pdf。

压力容器的设计、制造、安装、维修等按TSG R0004-2009 固定式压力容器安全技术监察规程.pdf和TSG R0005-2011 移动式压力容器安全技术监察规程.pdf。

（二）、液化天然气液化天然气(Liquefied Natural Gas，简称LNG)，主要成分是甲烷，无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/600，液化天然气的重量仅为同体积水的45%左右，燃烧后对空气污染非常小，而且放出热量大，被公认是地球上最干净的能源。

中国天然气利用极为不平衡，天然气在中国能源中的比重很小，仅占一次能源消费的4.7%。

20世纪70年代以来，世界液化天然气产量和贸易量迅速增加，2011年中国大陆和台湾地区分别进口LNG（折合气态）为166亿立方米和163亿立方米。

液化天然气是天然气经压缩、冷却至其沸点（-161.5摄氏度）温度后变成液体，通常液化天然气储存在-161.5摄氏度、0.1MPa左右的低温储存罐内。

其主要成分为甲烷，海上运输利用液化天然气船运送，陆上用专用船或油罐车运输，使用时重新气化。

据文献，当利用海底和陆上管道进行天然气输送的距离分别超过1400km和3800km时，其成本将高于采用LNG海运方式的综合运输成本（天然气液化、储存、装卸和再气化等费用）。

目前，国内共有5艘14.7×104m3LNG船投入运营，分别为广东大鹏LNG接收站和福建秀屿LNG 接收站服务。

LNG海运成本一般包括资本、操作和航行等费用，单位海运成本约为0.14元/t. km。

截止到2012年，全国共有60座左右的LNG工厂（包含计划于2012年之前建成的项目）。