天然气基础知识课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,天然气基础知识,主讲：陆柴兴,职工培训中心,天然气基础知识主讲：陆柴兴职工培训中心,天然气基础知识课件,天然气基础知识课件,绪 论,中国天然气资源比较丰富，截至,2008,年底，我国已探明天然气地质储量,63.36,亿立方米，可采储量为,38.69,亿立方米，资源探明率仅为,11.34%,，尚有待探明资源量近,50,万亿立方米，勘探潜力巨大；天然气分布相对集中，主要分布在陆上西部的塔里木、鄂尔多斯、四川、柴达木、准噶尔盆地，东部的松辽、渤海湾盆地，以及东部近海海域的渤海、东海和莺,琼盆地，目前这,9,个盆地远景资源量达,46,万亿立方米，占全国资源总量的,82%,；已探明天然气地质储量,6.21,万亿立方米，占全国已探明天然气地质储量的,93%,；剩余资源量,40,万亿立方米，占全国剩余资源量的,81%,。,柴达木盆地天然气探明储量突破,3000,亿立方米。,绪 论 中国天然气资源比较丰富，截至2008年底，,天然气、煤炭和石油并称目前世界一次能源的三大支柱。,天然气作为一种优质的气体燃料，以其比人工煤气、液化石油气更清洁、快捷、高效、安全的优势已被世界广泛采用，特别是其对环境保护所起的积极作用已越来越受到人们的关注。世界上许多发达国家早在上世纪,50,年代就开始了人工煤气向天然气转换的过程，英国、法国、加拿大、荷兰、日本等国家已完全用天然气取代了人工煤气。,由于我国是以煤炭为主的能源结构,导致二氧化硫和烟尘的大量排放,使我国酸雨面积达到,40%,二氧化碳年排放,24,万吨为世界之最。我国大气中,90%,的二氧化硫、,85%,的二氧化碳、,67%,的氮氧化物来自燃煤。,天然气、煤炭和石油并称目前世界一次能源的三大支柱。天,天然气是矿物燃料中最清洁的能源，比如与煤炭发电相比，二氧化碳可减少,58%,、二氧化硫减少,100%,、氮氧化物减少,81%,、颗粒物减少,95%,、炉渣减少,100%,。天然气作为一种优质的气体燃料，以其比人工煤气、液化石油气更清洁、快捷、高效、安全的优势已被世界广泛采用，特别是其对环境保护所起的积极作用已越来越受到人们的关注。由于天然气比较干净，可延长燃具的使用寿命，用户可节约维修费用。,天然气是矿物燃料中最清洁的能源，比如与煤炭发电相比，,天然气是深埋于地下天然生成的，以甲烷为主的多种烃类和少量非烃类气体组成的气体混合物。,该种气体混合物一般可分为四种：,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。,作为城市燃气的多为前三种。,天然气是深埋于地下天然生成的，以甲烷为主的多种烃类和,(,一,),天然气的主要成份,天然气的主要成份烷烃，其中甲烷占绝大多数；还含有少量的乙烷、丙烷和丁烷；此外还含有硫化氢、二氧化碳、氮气和水蒸气以及微量的惰性气体；供城市居民及工业用户所使用的天然气中甲烷含量可达,95%,以上。,天然气主要组分为甲烷，通常占,90%,以上，还含有一些乙烷、丙烷、丁烷及戊烷以上的烃类，并且有少量的二氧化碳、氮气、硫化氢、氢气等非烃类组分。,(一)天然气的主要成份,干气和湿气,油田的伴生天然气，经过脱水、净化和轻烃回收工艺，提取出液化气和轻质油以后，主要成分是甲烷的处理天然气叫干气。一般来说，天然气中甲烷含量在,90%,以上的叫干气。甲烷含量低于,90%,，而乙烷、丙烷等烷烃的含量在,10%,以上的叫湿气。,干气和湿气,我国不少气田或油井伴生气中都含有酸性气体，主要是含有硫化氢，硫化氢含量通常在,0.1%,（体积百分比）以下，如陕甘宁气田硫化氢含量,0.02,0.05%,。但是也有个别偏高，如川东卧东河气田三叠纪系气藏最高硫化氢含量达,32%,（,493mg/m,3,）；河北赵南庄气田硫化氢含量达,92%,。,硫化氢溶于水，形成弱酸，对金属的腐蚀形式有电化学腐蚀、氢脆和硫化物应力腐蚀开裂。氢脆破坏往往造成生产套管柱的突然脱落，气井不能正常生产，危害极大。,我国不少气田或油井伴生气中都含有酸性气体，主要是含有,(,二,),天然气的物理化学性质,1,、相对密度：,0.55,0.75,2,、闪点：,-218,3,、自燃点：,500,700,（典型干气）,4,、爆炸下限：,3.6%,6.5%,5,、爆炸上限：,13%,17%,6,、最小点火能：,0.3,0.4mJ,（典型干气）,(二)天然气的物理化学性质,(,三,),天然气的特性,1,、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%,。,3,、热值高，天然气的热值为,33.47-46.02mJ/Nm,3,(8000-11000Kcal/Nm,3,),大约是煤气的两倍，是液化石油气的,1/3,左右,.,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。,(三)天然气的特性,(,三,),天然气的特性,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)天然气的特性,(,四,),天然气在我国的主要应用,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。目前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。,(四)天然气在我国的主要应用,天然气的使用主要分以下五方面：,1,、民用燃料：,天然气价格低廉、热值高、安全性能、环境性能好，是民用燃气的首选燃料。,2,、工业燃料：,以天然气代替煤，用于工厂采暖，生产用锅炉以及热电厂燃气轮机锅炉。,3,、工艺生产：,如烤漆生产线，烟叶烘干、沥青加热保温等。,4,、化工原料：,如以天然气中甲烷为原料生产氰化钠，黄血盐钾，赤血盐钾等。,5,、压缩天然气汽车：,用以解决汽车尾气污染问题。,天然气的使用主要分以下五方面：,(,五,),天然气的危害,甲烷本身无毒，为单纯窒息性气体。,硫化氢是一种有毒气体，经粘膜吸收后危害中枢神经系统和呼吸系统，亦可对心脏等多器官造成损害。对其毒害作用最敏感的组织是脑和粘膜接触部位。短期内吸入高浓度硫化氢后出现流泪、眼痛、眼内异物感、畏光、视物模糊、流涕、咽喉部灼热感、咳嗽、胸闷、头痛、头晕、乏力、意识模糊等。部分患者可有心肌损害。重者可出现脑水肿、肺水肿。极高浓度,(1000mg/m,3,以上,),时可在数秒钟内突然昏迷，呼吸和心跳骤停，发生猝死。高浓度接触眼结膜发生水肿和角膜溃疡。长期低浓度接触，引起神经衰弱综合症和植物神经功能紊乱。,天然气中如果含有较多的硫化氢，吸入会损害健康，甚至致死。,(五)天然气的危害,一、天然气及分类,1.,天然气的组成,什么是天然气？从不同角度出发就有不同的定义。广义而言，天然气是指自然界中所有靠天然生成的气体，如气田气、油田气和煤成气。,广义：,也有人认为凡从地下采出的可燃气体，统称为天然气。,狭义：,天然气是指从地下采出的、在常温常压下其相态为气态的烃类和少量非烃类气体组成的混合物。,天然气所包括的烷烃系列从,CH,4,C,5,H,12,（甲烷一戊烷）。其中甲烷可高达,70%,98%,，乙烷含量小于,10%,，以及少量的丙烷、丁烷、戊烷等（一般仅占百分之几）。非烃类气体有：二氧化碳、氮、硫化氢、氧、氢、一氧化碳、稀有气体如氦（,He,）、氩（,Ar,）等。还可能含有毒的有机硫化物，如硫醇,RSH,、硫醚,RSR,等,。,第一讲 天然气化学组成与性质,一、天然气及分类第一讲 天然气化学组成与性质,一、天然气及分类,2、分类：,1,）从分布上分为：,油田气（湿气）和气田气（干气）。油田气有与石油共存；甲烷含量95%；重烃气体含量高；有汽油气味；燃烧时火焰呈黄色；在有冰的水中出现彩色油膜等特点。气田气有独立成藏，不与石油共存；甲烷含量95%；重烃气体含量低；无汽油气味；燃烧时火焰呈蓝色；在有冰的水中无彩色油膜等特点。,2,）若按井口流出物中,C,5,或,C,3,以上液态烃含量多少划分,干气：,每一标准立方米井口流出物中，,C,5,以上重烃液体含量低于,13.5,厘米,3,的天然气。,湿气：,每一标准立方米井口流出物中，,C,5,以上重烃液体含量超过,13.5,厘米,3,的天然气。,富气：,每一标准立方米井口流出物中，,C,3,以上烃类液体含量超过,94,厘米,3,的天然气。,贫气：,每一标准立方米井口流出物中，,C,3,以上烃类液体含量低于,94,厘米,3,的天然气。,一、天然气及分类,一、天然气及分类,3,、天然气组分：,天然气是一种以饱和碳氢化合物为主要成分的混合气体，据有关资料统计，各类天然气中包含的组分有一百多中，将这些组分加以归纳，大致可分为三大类，,即烃类组分、含硫组分和其它组分。,一、天然气及分类,（,1,）烃类组分,只有碳和氢两种元素组成的有机化合物，称为碳氢化合物，简称烃类化合物。烃类化合物是天然气的主要组分，大多数天然气中烃类组分含量为,60,90,。天然气的烃类组分中，烷烃的比例最大，其中最简单的是甲烷，其分子式为,CH,4,。一般来说，大多数天然气的甲烷含量很高，通常为,70%,90%,。甲烷是无色无臭比空气轻的可燃气体，是优质的气体燃料。天然气中除甲烷组分外，还有乙烷、丙烷、丁烷，它们在常温常压下都是气体。,（1）烃类组分 只有碳和氢两种元素组成的有机化合物，称,（,2,）含硫组分,天然气中的含流组分，可分为无机硫化物和有机硫化物两类。无机硫化物组分只有硫化氢，分子式为,H,2,S,。硫化氢是,种比空气重、可燃、有毒、有臭鸭蛋气味的气体。天然气中有时含有少量的有机硫化物组分，例如硫醇、硫醚、二硫醚、二硫化碳、硫酚等。,（,3,）其它组分,天然气中，除去烃类和含硫组分之外，相对而言，较为多见的组分，还有二氧化碳及一氧化碳、氧、氢、氦、氩以及水蒸气。,（2）含硫组分 天然气中的含流组分，可分为无机硫化物和,4,、天然气的主要性质,（,1,）天然气的相对密度：,对于天然气来说，单位体积天然气的质量称之为密度。通常所说的天然气相对密度，是指压力为,101.325kPa,、温度为,273.15k(,即,0),条件下天然气密度与空气密度之比值，即天然气在标准状态下的相对密度。天然气比空气轻，其相对密度一般小于,1,，通常在,0.50.7,范围内变化。,（,2,）天然气的粘度：,天然气的粘度与其组分的相对分子量、组成、温度及压力有关。天然气的主要烃类组分为甲烷，一般情况下，其体积组成为,95,以上，故可以用甲烷的粘度代替天然气的粘度。,4、天然气的主要性质 （1）天然气的相对密度：对,4,、天然气的主要性质,（,3,）,天然气的热值：,天然气作为燃料使用，其热值是一项重要的经济指标。天然气的热值是指单位数量的天然气完全燃烧所放出的热量。一立方米天然气完全燃烧，所产生的热量可蒸馒头,8Kg,；烧开水,40 Kg,；生成化肥,3.2Kg,；可增产粮食,25Kg,；可发电,3KWh,；汽车行驶,3.5Km,。,4、天然气的主要性质（3）天然气的热值：天然气作,4,、天然气的主要性质,（,4,）天然气的含水量：,天然气在地层里长期与水接触，一部分天然气溶解于水中，一些水蒸气也进入天然气。所以，从地下气藏中开采出来的天然气，总是含有水汽。通常所说的天然气含气量，是指天然气中水汽的含量。,（,5,）天然气的强爆性：,天然气与空气混合，遇到火原时，可以发生燃烧或爆炸。爆炸是一种剧烈的燃烧，与之相区别的就是稳定燃烧。天然气在空气中含量达到,5,15,时，一遇明火或高温物体；甚至开电灯所产生的电火花，都可引起门窗紧闭的房间发生爆炸，其威力较大。,4、天然气的主要性质（4）天然气的含水量：天然气,5,、天然气的相关问题,（,1,）城市天然气为什么要加臭？,天然气具有无色无味和易燃易爆之特性，因此，当发生天然气漏气时，为易于被人们发觉，进而消除漏气，要求对没有臭味的天然气加臭。它对于确保人民生命和财产安全，及时发现并防止事故发生是一项重要的安全措施。,5、天然气的相关问题（1）城市天然气为什么要加臭,5,、天然气的相关问题,（,2,）什么叫热值，热值分几种，有什么区别？,单位体积天然气完全燃烧可放出的热量称为天然气的热值，单位,KJ/Nm,3,。 热值分高热值和低热值两种天然气的高热值在数值上大于其低热值，区别是高热值指烟气中所含水蒸气以冷凝状态所释放的汽化潜热。 甲烷在标准状态下，高热值为,39.82MJ/m,3,，低热值为,35.88MJ/m,3,。,5、天然气的相关问题（2）什么叫热值，热值分几种,5,、天然气的相关问题,（,3,）什么是着火温度，什么是燃烧温度？,着火温度指燃气与空气的混合物开始进行燃烧反应的自燃的最低温度，甲烷着火温度为,5400,。燃烧温度指燃气按燃烧反应方程式完全燃烧时产生的理论温度。实际燃烧温度低于理论燃烧温度，因为燃烧时总有一部分热量要散失掉。甲烷理论燃烧温度为,19700,。,5、天然气的相关问题 （3）什么是着火温度，什么,5,、天然气的相关问题,（,4,）什么样是天然气爆炸浓度极限？什么是爆炸上限？什么是爆炸下限？,当空气中含有天然气浓度范围达到爆炸危险的混合物。该气体与火源接触时，即形成爆炸。该天然气浓度范围称为天然气爆炸浓度极限。天然气爆炸浓度极限为,5%-15%,。 当空气中含有天然气浓度增加到不能引起爆炸浓度点称为爆炸上限，因为由于缺氧也无法维持燃烧爆炸。 当空气中含有天然气浓度减少到不能引起爆炸浓度点称为爆炸上限，因为氧化反应产生的热量不足以弥补散失的热量，无法维持燃烧爆炸。,5、天然气的相关问题（4）什么样是天然气爆炸浓度,5,、天然气的相关问题,（,5,）为什么天然气灶具与液化石油气灶具不能互换使用？,（,1,）两种燃气的热值不同，天然气的热值为,40MJ/m,3,，液化石油气的热值为,104.6540MJ/m,3,。 （,2,）两种燃气的燃烧速度、理论空气量、压力、比重均不同，而设计灶具时却是根据各自的特性来决定灶具各部分尺寸的。若液化石油气通过天然气灶具由于一次空气量不足，点火后使液化石油气不能充分燃烧，从火孔中喷出长而无力的黄火焰，因此不同气源的灶具不能互换使用。,（,6,）一卡等于多么焦耳？,1,卡等于,4.2,焦耳。,5、天然气的相关问题 （5）为什么天然气灶具,5,、天然气的相关问题,（,7,）天然气的优点：,经济：,天然气的主要成分是甲烷，按照热值换算关系，,17,立方米的天然气就相当于一罐,15,公斤液化气的热值，也就是说您使用,17,立方米的天然气相当于一罐液化气，因此天然气是您节省的选择。,清洁：,管道输送的天然气都过滤和干燥处理，除去了杂质和水分，因此可以充分的燃烧，不会产生任何残留物，能够保持您厨房的清洁卫生。而液化气成分比较复杂，燃烧时易产生煤气和碳黑等杂质，会影响您和家人的安全和身体健康，影响灶具的使用寿命，污染厨房环境。因此，您选择了天然气，就选择了一份安全与洁净。,方便：,与液化气相比，天然气使用燃气管道直接输送到您家中，省了灌装、搬运的麻烦，也不会再有饭做到一半液化气用完的烦恼。因此，选择了天然气，您就有了一份便利。,5、天然气的相关问题 （7）天然气的优点：,5,、天然气的相关问题,（,8,）对天然气的输送管线的有关要求,管线吹扫的目的：,输气管线在施工中，管道内总会带进泥土、石块、积水、焊渣等杂物，吹扫的目的是清除这些杂物，保证正常生产。,管线吹扫的方法：,a,、使用清管器吹扫。常用的有清管球、清管刷、清管塞。,b,、用天然气或空气放喷吹扫。,天然气进行管线吹扫安全注意事项：,a,、管线吹扫口必须设在允许排放和点火燃烧而不危及安全的地方。,b,、吹扫口前要安装临时控制阀，吹扫口以,300,角朝上高于管沟沟顶。,c,、主管线根部和端部必须牢固、稳定，要保证在高速气流喷射时不产生强烈振动，以防断裂。,d,、吹扫完毕后，吹扫口一定要装设临时封头，保证管道内部清洁。,5、天然气的相关问题 （8）对天然气的输送管线,5,、天然气的相关问题,（,8,）对天然气的输送管线的有关要求,输气管线堵塞的原因：,a.,管线施工时带进的泥土、石块、工具等被气流或清管时在急转弯的地方挤到一起造成堵塞。,b.,输气时将接收站、分输站的水分、污物带至管线，在低洼或高坡以及急转弯处积聚造成阻力，北方严寒还容易结冰堵塞。,管道防低温措施：,所有输送、处理液化天然气的管道、均采取良好的绝热保护措施，以防止操作人员接触低温管道和设备。,5、天然气的相关问题 （8）对天然气的输送管线,5,、天然气的相关问题,（,8,）对天然气的输送管线的有关要求,与长距离输油管道相比较，长距离天然气输送管道有和特点：,a.,天然气从生产到用户整个系统是一个密闭、统一、连续的动力系统，干线输气管工况不仅与天然气的状态参数（温度、压力）有关，还与终点用户情况（如供气对象、耗气量等）有关。,b.,长输天然气管道本身具有储气调峰的能力。,c.,输气管线沿线气体密度、体积流量不是定值。,5、天然气的相关问题 （8）对天然气的输送管线,5,、天然气的相关问题,输气管线设备被腐蚀的危害：,a.,输气管线因腐蚀穿孔或壁厚减薄承受不了输气压力，会引起爆破停产或被迫停产检修，造成巨大的经济损失。,b.,管线输送的是易燃易爆的气体，管道被腐蚀穿孔和承受能力下降，易引起爆炸和火灾。,c.,爆管事故的发生具有突发性，易造成人员的人身伤亡事故。,d.,输气管线因事故爆裂或排放气体检修等，会造成天然气和其他有毒有害气体、液体物质的外泄，造成环境污染；腐蚀越严重事故就越多，对周围环境污染也就越大。,e.,输气管线或设备因腐蚀而发生事故后，天然气供需关系失调，压力和气量发生变化，又因组织检修等，正常输气生产秩序被打破，这不仅为本系统工作带来困难和影响，而且也影响了用户的正常生产和生活。,5、天然气的相关问题 输气管线设备被腐蚀的危,二、天然气的化学组成,1、元素组成：1）主要元素：,C+H C-44%78%,H,14%34%。,2）,次要元素：,O+S+N,0.3%44%。,2、,天然气与石油元素组成的异同点,1）相同点：,组成元素相同；主要元素和次要元素相同。,说明石油与天然气在成因上有联系。,2）不同点：,C,元素含量下降；,H,元素含量上升；,O、S、N,元素含量变化大。,说明石油与天然气在生成条件上有区别。,3、天然气的化学成分：,1）天然气是烃类和非烃类气体的混合气体，以烃类气体为主。2）烃类气体主要为甲烷，其次为乙烷、炳烷等气体。3）非烃类气体主要是,N,2,，CO,2,，H,2,S,及惰性气体。,二、天然气的化学组成1、元素组成：1）主要元素：C+H C,三、天然气的物理性质,1、颜色：,无色，可燃气体，有时带有汽油味或硫化氢（,H,2,S）,气味。,2、密度：,在标准状况下单位体积的天然气与同体积的空气重量的比值，一般为0.61.0。,3、粘度：,天然气运动时内部分子间产生内摩擦力引起的阻力。粘度随温度、压力升高而增大；非烃气体的粘度大于烃类气体粘度；气体分子量越高，粘度越小。,4、溶解性：,易溶于石油和水；天然气在石油中的溶解度,在水中的溶解度；随着温度升高，压力增大，天然气在石油中的溶解度增大。,5,、热值：,单位体积的天然气燃烧时所发出的热量。单位为,kJ/m,3,或,kJ/kg,。甲烷：,37112 kJ/m,3,。,三、天然气的物理性质1、颜色：无色，可燃气体，有时带有汽油味,天然气在地层水中溶解度特征：,天然气能不同程度溶解于水，溶解的数量取决于天然气成分、地层水性质及溶解时的温度、压力条件。,地层水的矿化度增大，溶解度减少。,压力增大，天然气溶解度增大。,随温度升高，天然气在地层水中的溶解度呈抛物线特征。当,T,80,时，随,T,升高，溶解度下降；当,T,80 ,时，随,T,升高，溶解度升高；当,T=80,时，天然气的溶解度最小。,水溶气中的甲烷含量随,T,、,P,升高而增大。说明高温、高压条件下的地层深处甲烷含量高。,天然气在地层水中溶解度特征：,天然气在地层水中溶解度特征：,水溶气中的,CO,2,含量随,T,、,P,升高而减小。因此浅层的地层水中,CO,2,含量高，深层的地层水中,CO,2,含量低。,水溶气中的乙烷和丙烷含量随,T,的升高而增大，随,P,升高而降低。,地层水中的非烃气体的溶解度,烃类气体，并且,CO,2,溶解度,N,2,。,地层水中的烃类气体的溶解度碳原子数的增加而减小。,天然气在地层水中气体的排列顺序：,H,2,SCO,2,N,2,C,1,C,2,C,3,C,4,。,天然气在地层水中溶解度特征：,四、天然气的组成的表示方法,1,、摩尔组成：,n,i,:,气组分,i,的摩尔数；,N,：组分个数,：气体总摩尔数,2,、体积组成：,V,i,：组分,i,的体积,：气体总体积,3,、质量组成：,w,i,：组分,i,的质量,：气体总质量,将质量组成换算成摩尔组成：,四、天然气的组成的表示方法 ni:气组分i的摩尔数；,例题：已知天然气的组分和质量组成见表，将质量组成换算成摩尔组成。,组分,质量分数,G,i,分子量,M,i,G,i,/M,i,摩尔分数,y,i,甲烷,0.71,16,0.144,0.85,乙烷,0.14,30.1,0.005,0.09,丙烷,0.09,44.1,0.002,0.04,丁烷,0.06,58.1,0.001,0.02,合计,1.00,0.052,1.00,例题：已知天然气的组分和质量组成见表，将质量组成换算成摩尔组,第二讲 天然气的高压物性,一、天然气的视相对分子量和相对密度,1.,天然气的视相对分子量,(,平均相对分子量,),标准状况下,1,摩尔天然气的质量。,定义,：,第二讲 天然气的高压物性 一、天然气的视相对分子量和相,例,1,：已知天然气的摩尔组成，计算天然气分子量。,组分,摩尔分数,y,i,分子量,M,i,y,i,M,i,甲烷,0.85,16.0,13.60,乙烷,0.09,30.1,2.71,丙烷,0.04,44.1,1.76,丁烷,0.02,58.1,1.16,合计,1.000,M=19.23,例1：已知天然气的摩尔组成，计算天然气分子量。组分摩尔分数y,2.,天然气的相对密度,定义：,在标准状态下,天然气密度与干燥空气密度的比值,。,一般天然气相对密度在,0.55,0.8,之间,2. 天然气的相对密度定义：在标准状态下,天然气密度与干燥空,例：天然气的相对密度,g,=0.65,，求天然气的 视分子量,M,。,解：,g,=0.65 ,g,=,g,/,a,=M,g,/M,a, M=,g,29=18.85,例：天然气的相对密度g=0.65，求天然气的 视分,二、天然气的状态方程和对比状态原理,天然气的状态方程可表示为：,式中,Z,通常称为压缩因子,，而这一方程称之为压缩状态方程。 压缩因子（,Z,）是给定温度、压力下，实际气体占有的体积与相同温度和压力下的理想气体所占有的体积之比。,二、天然气的状态方程和对比状态原理 式中 Z通常称为,1,、理想气体状态方程：,式中,: p,气体所处的压力；,V,确压力下的气体体积；,T,绝对温度；,n,气体的摩尔数；,R,通用气体常数。,天然气是真实气体，它的分子有一定的体积，而且分子之间有作用力存在。无疑，真实气体与理想气体间存在着较大的差异。为此，人们提出了描述真实气体的各种状态方程。,1、理想气体状态方程：式中: p气体所处的压力；,偏差因子：,一定温度和压力条件下，一定质量气体实际占有的体积与在相同条件下理想气体占有的体积之比。,实际气体的状态方程：,2,、真实气体状态方程,偏差因子：一定温度和压力条件下，一定质量气体实际占有的体积与,偏差因子,Z,的物理意义：,实际气体与理想气体的差别,。,式中,Z,通常称为压缩系数，或压缩因子，或称偏差因子，偏差系数。,，体积较理想气体小。,，实际气体相当于理想气体。,，体积较理想气体大。,偏差因子Z的物理意义：实际气体与理想气体的差别。式中Z通常称,对应状态定律：,在相同的对应温度和对应压力下，所有的纯烃气体具有相同的压缩因子。,适用条件：组分间化学性质差异不大的混合气体。,3,、偏差,因子,Z,的求取：,为天然气的对应压力和对应温度,。,p,、,T,为油藏压力和油藏温度。,为天然气的临界压力和临界温度,。,对应状态定律：在相同的对应温度和对应压力下，所有的纯烃气体具,视临界温度：,视临界压力：,由于天然气是混合气体，其临界压力,P,c,、临界温度,T,c,很难求取，需引入,“,视,”,临界参数。,视临界参数的概念如下：,天然气视临界压力和视临界温度,天然气组分,i,临界压力和临界温度,组分,i,的摩尔分数,视临界温度： 由于天然气是混合气体，其临界压力,视对比压力：,视对比温度：,有了天然气的视临界参数，便可根据对应状态原理求视对比参数：,有了天然气的视临界参数，便可根据对应状态原理求视对比参,天然气基础知识课件,例,1,：已知天然气在,49,和,10.2Mp,a,下，求,Z,和,1mol,天然气所占的体积。（,R=0.008314,）,组分,摩尔分数,y,i,临界温度（,T,ci,）,y,i,Tc,i,临界压力（,Pci,）,y,i,p,ci,甲烷,0.85,190.5,162.0,4.54,3.859,乙烷,0.09,306.0,27.5,4.82,0.434,丙烷,0.04,369.6,14.8,4.20,0.168,丁烷,0.02,425.0,8.5,3.75,0.075,合计,y,i,=1.00,yi,T,ci,=212.8,y,i,p,ci,=4.536,例1：已知天然气在49和10.2Mpa下，求Z和1mol天,解：,（,1,）列表计算临界参数,T,PC,和,P,PC,。见表 （,2,）计算视对比参数,T,pr,和,P,pr,。 视对比温度：,T,pr,=T/ T,PC,=T/,yiTci =,273+49/212.8=1.51,视对比压力：,P,pr,=P/ P,PC,= P/,y,i,p,ci,=10.2/4.536=2.25,（,3,）根据得到的,T,pr,和,P,pr,，在图,2-3,上查得,Z=0.813,（,4,）计算,天然气在,49,和,10.2Mp,a,下，,1mol,天然气所 占的体积。,V=ZnRT/p=0.81310.008314,（,273+49,）,/10.2 =0. 22,（,m,3,）,例,2,：已知天然气（气田气）的 相对密度,g,为,1.0,，试确定在,65,、,12Mp,a,下，该天然气的压缩因子,Z,值。,解：由,g,=1.0,，在图,2-4,上查出,T,PC,=260K,，,P,PC,=4.52,Mp,a,计算视对比参数,T,pr,=T/ T,PC,=,（,273+65,）,/260=1.3,P,pr,=P/ P,PC,=12/4.52=2.66,根据,T,pr,和,P,pr,，在图,23,上查得,Z=0.64,解：（1）列表计算临界参数TPC和PPC。见表,已知地面条件下天然气各组分的体积组成：,CH,4,-96.23%,，,C,2,H,6,-1.85%,，,C,3,H,8,-0.83%,，,C,4,H,10,-0.41%,，,CO,2,-0.50%,，,H,2,S-0.18%,，若地层压力为,15MPa,，地层温度为,50,，求该天然气的视相对分子量、相对密度及地层条件下的压缩因子,Z,。,组分,体积组分,/i,分子量,/Mi,Yi/Mi,临界温度,T,Ci,Y,i,T,Ci,临界压力,P,Ci,Y,i,P,Ci,CH,4,0.9623,16,190.5,4.6408,C,2,H,6,0.0185,30,306,4.8835,C,3,H,8,0.0083,44,369.6,4.2568,C,4,H,10,0.0041,58,425,3.7928,CO,2,0.005,48,304.17,7.3787,H,2,S,0.0018,34,373.5,9.008,合计,1.00,M=,T,PC,=,P,PC,=,r,g=M/29=16.9/29=0.58 Tpr=T/,T,PC =(273+50)/195.96=1.65 Ppr=P/Ppc=15/4.6601=3.22,查图,2-3,得压缩因子,Z=0.84,已知地面条件下天然气各组分的体积组成：CH4-96.2,四、天然气的等温压缩系数,定义：,在等温条件下单位体积气体随压力变化的体积变化值。,(,或：在,等温,条件下,气体,随,压力变化,的体积变化率,.),V,气体体积,m,3,；,C,g,气体压缩系数,1/MPa,；,温度为,T,时气体体积随压力的变化率，,m,3,/Mpa,；,负号说明气体压缩系数与压力变化的方向相反。,四、天然气的等温压缩系数 定义：在等温条件下单位体积气体,高压下：,P,，,Z,则：,则：,低压下：,P,，,Z,高压下：P，Z则：则：低压下：P，Z ,五、天然气的体积系数,定义,：,地面标准状态下单位体积天然气在地层条件下的体积。,膨胀系数,B,g,1,五、天然气的体积系数 定义：地面标准状态下单位体积,T=273+t,P,sc,=0.101325MPa,T,sc,=273+20,对实际油气藏，地层压力远远高于地面压力，而地面与地层温度一般相差几倍，因此天然气由地下采到地面后发生几十倍、几百倍的体积膨胀致使,B,g,远远小于,1,。,T=273+tPsc=0.101325MPaTsc=273+,有一含气层，其地层压力为,20 MPa,，地层温度为,75,，气体的相对密度为,0.70,，天然气压缩因子,Z,为,0.82,，该气层的地下含气体积为,109m,3,，求该气层的储量,V,sc,。,Bg=3.458*10,-4,*Z*(273+t)/P=3.458*10,-4,*0.82*348/20,=49.34*10,-4,(m,3,/m,3,),Vsc=V/Bg=10,9,/49.34*10,-4,=2026.8*10,8,(m,3,),Vsc= 2026.8*10,8,*0.7(t)=1418.8*10,8,（,t,）,有一含气层，其地层压力为20 MPa，地层温度为75，气体,某油气田的组成如表所示。,组分,CH,4,C,2,H,6,C,3,H8,C,4,H,10,摩尔分数,0.902,0.045,0.031,0.022,若油层温度为,32,，油层压力为,8.3 MP,a,。,求气体的压缩因子,Z,。,求气体的体积系数,B,g,。,若油井日产气,10000m,3,（标准状态），它在地下所占的体积为多少？,(1),Tpr=T/,T,PC =(273+32)/206.41=1.48 Ppr =P/Ppc =8.3/4.62=1.797,Z=0.82,(2) Bg=3.458*10,-4,*Z*(273+t)/P=3.458*10,-4,*0.82*305/8.3=104.2*10,-4,(,标,m,3,/m,3,),(3) V=Vsc*Bg=10,4,*104.2*10,-4,=104.2 (m,3,),某油气田的组成如表所示。组分CH4C2H6C3H8C4H10,1.,低压下,天然气粘度的特点,气体的粘度随温度的增加而增加；,气体的粘度随气体分子量的增大而减小；,低压范围内，气体的粘度几乎与压力无关。,六、天然气的粘度,天然气是粘性流体， 粘度是气体流动时内部摩擦而引起的阻,力大小的量度。 天然气的粘度要比原油或水的粘度低的多。,气体的粘度取决于气体的组成、压力和温度。,1. 低压下天然气粘度的特点气体的粘度随温度的增加而增加；,2.,高压下,气体的粘度随压力的增加而增加；,在高压下，气体密度变大，气体分子间的相互作用力起主要作用，气体层间产生单位速度梯度所需的层面剪切应力很大，因而粘度大。,气体的粘度随温度的增加而减小；,气体的粘度随气体分子量的增加而增加。,高压下，气体的粘度具有类似于液态粘度的特点。,2. 高压下气体的粘度随压力的增加而增加；在高压下，气体密,谢谢大家！,谢谢大家！,