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1、天然氣基本知識 天然氣是一種高效優(yōu)質(zhì)清潔能源，用途越來越廣泛，需求不斷增加。20世紀90年代以來，天然氣開發(fā)利用在世界能源結(jié)構(gòu)中穩(wěn)步上升。我國利用天然氣也不斷增加。天然氣是指通過生物化學(xué)作用和地質(zhì)變質(zhì)作用，在不同的地質(zhì)條件下生成、運移，并于一定壓力下儲集在地質(zhì)構(gòu)造中的可燃氣體。天然氣是由有機物質(zhì)生成的，這些有機物質(zhì)是海洋和湖泊中的動、植物遺體，在特定的環(huán)境中經(jīng)物理和生物化學(xué)作用而形成的分散的碳氫化合物。 天然氣主要由烷烴類氣體、硫化氫、二氧化碳、氮氣、水蒸氣及部分稀有氣體組成。 一、天然氣分類 1. 按生成條件分類 見第1章。 2. 按烴組分含量分類 (1) 干氣? 壓力為0

2、.1MPa，20℃條件下，1m3井口天然氣中戊烷重?zé)N液體含量小于13.5×1O-3m3的天然氣。 (2) 濕氣? 同等條件下，戊烷重?zé)N含量大于13.5×10-3m3的天然氣。 (3) 富氣? 每1m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)井口流出物中，C3以上重?zé)N液體含量超過9.4×1O-5m3的天然氣。 (4) 貧氣? 每1m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)井口流出物中，C3以上重?zé)N液體含量不超過9.4×10-5m3的天然氣。 (5) 酸性天然氣? 含有顯著的H2S和CO2等酸性氣體，需要進行凈化處理才能達到管輸標(biāo)準(zhǔn)的天然氣。 (6) 潔氣(凈氣)? H2S和CO2含量甚微，不需要進行凈化處理的天然氣。 ??? (7)

3、油井天然氣? 氣:油(體積比)＜3000的天然氣。 ??? (8)油氣井天然氣? 氣:油(體積LL)≥3000的天然氣。 ??? 3. 按華白數(shù)(W)及燃燒勢(Cp)分類 見表5-1。 表5-1 按華白數(shù)及燃燒勢對天然氣分類 天然氣類別號 華白數(shù)(W) 燃燒勢(Cp) 標(biāo)準(zhǔn)/(MJ/m3) 范圍/(MJ/m3) 標(biāo)準(zhǔn) 范圍 4T 18.0 16.7～19.3 25 22～57 6T 26.4 24.5～28.2 29 2～65 10T 43.8 41.2～47.3 33 31～34 12T 53.5 48.1～57.8 40 36

4、～88 13T 56.5 54.3～58.8 41 40～94 二、天然氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) ??? 根據(jù)中華人民共和國石油工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)《天然氣》(SY 7514—88)，要求各組、各類天然氣技術(shù)應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定，見表5-2。 表5-2 各組、各類天然氣技術(shù)要求 項目 質(zhì)量指標(biāo) 試驗方法 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ注 高位發(fā)熱量/(MJ/m3) A組 ＞31.4(＞7500kcal/m3) ? ? B組 14.65～31.4(3500～7500kcal/m3) GB待批 總硫(以硫計)含量＜mg/m3 150 270 480 ＞480 GB

5、待批 6 20 ? ? GB待批 硫化氫含量＜mg/m3 ? ? ? ? GB待批 ? ? 實測 實測 GB待批 二氧化碳含量(體積百分比) ＜ 3 ? SY 7506 水露點/℃ ? 在天然氣交接點的溫度和壓力條件下，天然氣的水露點應(yīng)比最低環(huán)境溫度低5℃ 注：1. 本標(biāo)準(zhǔn)中氣體體積的參比條件是101.325kPa，20℃。 ??? 2. 本標(biāo)準(zhǔn)實施之前建立的天然氣輸送管道，在天然氣交接點'的壓力溫度條件下，天然氣中應(yīng)無游離水。無游離水是指天然氣經(jīng)機械分離設(shè)備分不出游離水。 天然氣作為民用燃料，總硫和硫化氫含量應(yīng)符合一類氣或二類

6、氣的技術(shù)指標(biāo)。該標(biāo)準(zhǔn)是參照各國對民用天然氣中硫化氫含量范圍，同時考慮用戶的安全以及設(shè)備管線的防腐而做出的。 天然氣的用途不同，對總硫含量要求不同。主要依據(jù)燃燒生成二氧化硫?qū)Νh(huán)境以及人體的危害程度而確定的。 三、主要物化特性 1. 密度與相對密度 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，天然氣相對密度一般為0.58～0.62；油田伴生氣因重組分含量較高，為0.7～0.85，均比空氣輕。 2. 含水量和水露點 單位體積的天然氣中所含水蒸氣的質(zhì)量稱為天然氣的含水量，單位為g/m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)。在一定的溫度和壓力下，一定體積的天然氣所含的水蒸氣量存在一個最大值。當(dāng)含水量等于最大值時，天然氣中的水蒸氣達到飽和狀態(tài)。

7、飽和狀態(tài)時的含水量稱為天然氣的飽和含水量。 在一定條件下，與天然氣的飽和含水量對應(yīng)的溫度值稱為天然氣的水露點。 含水量與溫度和壓力有關(guān)，在一定條件下，當(dāng)含水量超過一定值(飽和)時，則形成水化物或液相水，堵塞管道，加快管線腐蝕，故必須控制含水量。 商品天然氣已脫水，使其含水量低于-30℃時的飽和狀態(tài)[＜0.3g/m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)]，輸送時可看作等溫降壓或升溫降壓，因此不析出凝結(jié)水，故可不設(shè)排水裝置。 天然氣的熱值是其重要的熱力學(xué)特性，廣泛應(yīng)用于科技及工程領(lǐng)域，在經(jīng)營管理方面，同樣具有十分重要的作用。一些發(fā)達國家均以燃氣的高熱值作為銷售定價的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。政府通過立法監(jiān)督燃氣的高熱值，確保各

8、類品種的燃氣熱值穩(wěn)定。另一方面各類用戶都以燃氣的高熱值作為生產(chǎn)成本計算的依據(jù)。因此，各發(fā)達國家在燃氣應(yīng)用方面都精確的控制燃氣的高熱值，其政府也相應(yīng)制定和頒布了該國的燃氣熱值標(biāo)準(zhǔn)計算方法。 我國由于歷史原因一直以低熱值作為燃氣應(yīng)用和計算的指標(biāo)，城市燃氣銷售長久以來則一直以流量為基礎(chǔ)，氣價基本以低熱值作參照制定。各類企業(yè)和商業(yè)行業(yè)用戶，在成本管理的過程中也沒有引入或建立以高熱值為基準(zhǔn)的熱平衡模式。 4. 著火溫度 可燃氣體與空氣混合物在沒有火源作用下被加熱而引起自燃的最低溫度。按照謝苗諾夫(Semenow N.)的理論，著火溫度不是可燃混合物的物理常數(shù)，它與混合物和外部介質(zhì)的換熱條件有關(guān)。可燃氣體在氧氣中的著火溫度一般比空氣中的著火溫度低50～100℃。天然氣在空氣中的最低著火溫度約為530℃，天然氣的著火溫度取決于其在空氣中的濃度，也和天然氣與空氣的混合程度、壓力、爐膛的尺寸以及天然氣、空氣的溫度等因素有關(guān)。 5. 爆炸濃度極限(著火濃度極限) 可燃氣體在空氣中濃度達到一定比例范圍時會發(fā)生燃燒或爆炸。天然氣也有爆炸上限和爆炸下限。 當(dāng)天然氣中CH4＞95%時，天然氣的爆炸濃度極限可直接選取CH4爆炸極限5.0%～15.0%。