天然氣定義　　從廣義的定義來說，天然氣是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。而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。天然氣又可分為伴生氣和非伴生氣兩種。伴隨原油共生，與原油同時被采出的油田氣叫伴生氣；非伴生氣包括純氣田天然氣和凝析氣田天然氣兩種，在地層中都以氣態存在。凝析氣田天然氣從地層流出井口后，隨著壓力和溫度的下降，分離為氣液兩相，氣相是凝析氣田天然氣，液相是凝析液，叫凝析油。　　與煤炭、石油等能源相比，天然氣在燃燒過程中產生的能影響人類呼吸系統健康的物質極少，產生的二氧化碳僅為煤的40%左右，產生的二氧化硫也很少。天然氣燃燒后無廢渣、廢水產生，具有使用安全、熱值高、潔凈等優勢。 天然氣簡介　　天然氣是一種多組分的混合氣體，主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般還含有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣，以及微量的惰性氣體，如氦和氬等。在標準狀況下，甲烷至丁烷以氣體狀態存在，戊烷以上為液體。　　天然氣系古生物遺骸長期沉積地下，經慢慢轉化及變質裂解而產生之氣態碳氫化合物，具可燃性，多在油田開采原油時伴隨而出。　　天然氣蘊藏在地下多孔隙巖層中，主要成分為甲烷，比重0.65，比空氣輕，具有無色、無味、無毒之特性。 天然氣公司皆遵照政府規定添加臭劑（四氫噻吩），以資用戶嗅辨。　　若天然氣在空氣中濃度為5%～15%的范圍內，遇明火即可發生爆炸，這個濃度范圍即為天然氣的爆炸極限。爆炸在瞬間產生高壓、高溫，其破壞力和危險性都是很大的。　　依天然氣蘊藏狀態，又分為構造性天然氣、水溶性天然氣、煤礦天然氣等三種。而構造性天然氣又可分為伴隨原油出產的濕性天然氣、不含液體成份的干性天然氣。 天然氣主要用途 　　1、天然氣發電，具有緩解能源緊缺、降低燃煤發電比例，減少環境污染的有效途徑，且從經濟效益看，天然氣發電的單位裝機容量所需投資少，建設工期短，上網電價較低，具有較強的競爭力。　　2、天然氣化工工業，天然氣是制造氮肥的最佳原料，具有投資少、成本低、污染少等特點。天然氣占氮肥生產原料的比重，世界平均為80%左右。　　3、城市燃氣事業，特別是居民生活用燃料。隨著人民生活水平的提高及環保意識的增強，大部分城市對天然氣的需求明顯增加。天然氣作為民用燃料的經濟效益也大于工業燃料。　　4、壓縮天然氣汽車，以天然氣代替汽車用油，具有價格低、污染少、安全等優點。　　目前人們的環保意識提高，世界需求干凈能源的呼聲高漲，各國政府也透過立法程序來傳達這種趨勢，天然氣曾被視為最干凈的能源之一，再加上1990年中東的波斯灣危機，加深美國及主要石油消耗國家研發替代能源的決心，因此，在還未發現真正的替代能源前，天然氣需求量自然會增加。 天然氣的成因 　　天然氣與石油生成過程既有聯系又有區別：石油主要形成于深成作用階段，由催化裂解作用引起，而天然氣的形成則貫穿于成巖、深成、后成直至變質作用的始終；與石油的生成相比，無論是原始物質還是生成環境，天然氣的生成都更廣泛、更迅速、更容易，各種類型的有機質都可形成天然氣——腐泥型有機質則既生油又生氣，腐植形有機質主要生成氣態烴。因此天然氣的成因是多種多樣的。歸納起來，天然氣的成因可分為生物成因氣、油型氣和煤型氣。 石油與天然氣的差別 　　石油、天然氣在元素組成、結構形式以及生成的原始材料和時序等方面，有其共性、親緣性，也有其特性、差異性。　　在化學組成的特征上，天然氣分子量小（小于20），結構簡單，H/C原子比高（4～5），碳同位素的分餾作用顯著。石油的分子量大（75～275） ，結構也較復雜，H/C 原子比相對低（1.4～2.2），碳同位素的分餾作用比天然氣弱。　　在物理性質方面，天然氣基本是只含有極少量液態烴和水的單一氣相；石油則可包容氣、液、固三相而以液相為表征的混合物。天然氣密度比石油小得多，既易壓縮，又易膨脹。在標準條件下，天然氣粘度僅n×10-2～10-3mPa·s，而石油粘度為n～n×10-3mPa·s，相差幾個數量級。天然氣的擴散能力和在水中的溶解度均大于石油。　　在生成的條件方面，天然氣比石油寬。天然氣既有有機質形成，也有深成無機形成；沉積環境以湖沼型為主；生氣母質以腐殖型干酪根（Ⅲ型）為主，生成的溫度區間較寬，在淺部低溫下即開始生成生物氣；在中等深度（溫度多數在65～90℃）范圍內，發生的有機質熱降解作用而大量生成石油的“液態窗”階段，也可伴之生成；在深部高溫條件下有機質裂解則又主要是生成天然氣。天然氣對儲集層的要求也比石油要寬，一般巖石的孔隙度為10%～15%，滲透率在1×10-3～5×10-3μm2也可成藏。而由于天然氣的活潑性，則對蓋層的要求比石油嚴格得多。因此，天然氣分布的領域要比石油廣,產出的類型、貯集的形式也比石油多樣，既有與石油聚集形式相似的常規天然氣藏，如構造、地層、巖性氣藏等,又可形成煤層氣、水封氣、氣水化合物以及致密砂巖、頁巖氣等非常規的天然氣藏。煤層既是生氣源巖又是儲集體的煤層氣藏已成為很現實的類型。　　“世界上已探明的天然氣儲量中，約有90%都不與石油伴生，而是以純氣藏或凝析氣藏的形式出現，形成含氣帶或含氣區。這說明天然氣地質與石油地質雖然有某些共同性，也有密切的聯系，但天然氣畢竟有它自身發生、發展、形成礦藏的地質規律”（包茨，1988）。　　由于天然氣具有的一些特性，因而在理論研究、資源評價以及勘探技術方法和開采方式上與石油也不盡相同，需要發展一些具有針對性的工作方法和技術系列，以適應今后將不斷擴大的天然氣資源開發的需要。 天然氣開采 　　天然氣也同原油一樣埋藏在地下封閉的地質構造之中，有些和原油儲藏在同一層位，有些單獨存在。對于和原油儲藏在同一層位的天然氣，會伴隨原油一起開采出來。對于只有單相氣存在的，我們稱之為氣藏，其開采方法既與原油的開采方法十分相似，又有其特殊的地方。　　由于天然氣密度小，為0.75～0.8千克/立方米，井筒氣柱對井底的壓力小；天然氣粘度小，在地層和管道中的流動阻力也小；又由于膨脹系數大，其彈性能量也大。因此天然氣開采時一般采用自噴方式。這和自噴采油方式基本一樣。不過因為氣井壓力一般較高加上天然氣屬于易燃易爆氣體，對采氣井口裝置的承壓能力和密封性能比對采油井口裝置的要求要高的多。　　天然氣開采也有其自身特點。首先天然氣和原油一樣與底水或邊水常常是一個儲藏體系。伴隨天然氣的開采進程，水體的彈性能量會驅使水沿高滲透帶竄入氣藏。在這種情況下，由于巖石本身的親水性和毛細管壓力的作用，水的侵入不是有效地驅替氣體，而是封閉縫縫洞洞或空隙中未排出的氣體，形成死氣區。這部分被圈閉在水侵帶的高壓氣，數量可以高達巖石孔隙體積的30%～50%，從而大大地降低了氣藏的最終采收率。其次氣井產水后，氣流入井底的滲流阻力會增加，氣液兩相沿油井向上的管流總能量消耗將顯著增大。隨著水侵影響的日益加劇，氣藏的采氣速度下降，氣井的自噴能力減弱，單井產量迅速遞減，直至井底嚴重積水而停產。目前治理氣藏水患主要從兩方面入手，一是排水，一是堵水。堵水就是采用機械卡堵、化學封堵等方法將產氣層和產水層分隔開或是在油藏內建立阻水屏障。目前排水辦法較多，主要原理是排除井筒積水，專業術語叫排水采氣法。　　小油管排水采氣法是利用在一定的產氣量下，油管直徑越小，則氣流速度越大，攜液能力越強的原理，如果油管直徑選擇合理，就不會形成井底積水。這種方法適應于產水初期，地層壓力高，產水量較少的氣井。　　泡沫排水采氣方法就是將發泡劑通過油管或套管加入井中，發泡劑溶入井底積水與水作用形成氣泡，不但可以降低積液相對密度，還能將地層中產出的水隨氣流帶出地面。這種方法適應于地層壓力高，產水量相對較少的氣井。　　柱塞氣舉排水采氣方法就是在油管內下入一個柱塞。下入時柱塞中的流道處于打開狀態，柱塞在其自重的作用下向下運動。當到達油管底部時柱塞中的流道自動關閉，由于作用在柱塞底部的壓力大于作用在其頂部的壓力，柱塞開始向上運動并將柱塞以上的積水排到地面。當其到達油管頂部時柱塞中的流道又被自動打開，又轉為向下運動。通過柱塞的往復運動，就可不斷將積液排出。這種方法適用于地層壓力比較充足，產水量又較大的氣井。　　深井泵排水采氣方法是利用下入井中的深井泵、抽油桿和地面抽油機，通過油管抽水，套管采氣的方式控制井底壓力。這種方法適用于地層壓力較低的氣井，特別是產水氣井的中后期開采，但是運行費用相對較高。 天然氣的分類 　　 天然氣的分布　　在石油地質學中，通常指油田氣和氣田氣。其組成以烴類為主，并含有非烴氣體。廣義的天然氣是指地殼中一切天然生成的氣體，包括油田氣、氣田氣、泥火山氣、煤撐器和生物生成氣等。按天然氣在地下存在的相態可分為游離態、溶解態、吸附態和固態水合物。只有游離態的天然氣經聚集形成天然氣藏，才可開發利用。天然氣主要用途是作燃料，可制造炭黑、化學藥品和液化石油氣，由天然氣生產的丙烷、丁烷是現代工業的重要原料。天然氣主要由氣態低分子烴和非烴氣體混合組成。　　（1） 天然氣(LNG)　　天然氣與煤炭、石油并稱目前世界一次能源的三大支柱。天然氣的蘊藏量和開采量都很大，其基本成分是甲烷。它除了是廉價的化工原料外，主要作為燃料使用，它不僅作為居民的生活燃料，而且還被用作汽車、船舶、飛機等交通運輸工具的燃料。由于天然氣熱值高，燃燒產物對環境污染少，被認為是優質潔凈燃料。　　隨著世界經濟的發展，石油危機的沖擊和煤、石油所帶來的環境污染問題日益嚴重，使能源結構逐步發生變化，天然氣的消費量急劇增長。天然氣用于聯合發電、供冷和供熱、燃料電池等方面都具有十分誘人的前途，發達國家都在競相進行應用開發。　　我國的天然氣資源比較豐富，據不完全統計，資源量約為3.8×1013m3。近年來，我國在勘探、開發和利用方面均有較大的進展。　　 （2） 液化天然氣（LPG）　　由于天然氣的產地往往不在工業或人口集中地區，因此必須解決運輸和儲存問題。天然氣的主要成分是甲烷，其臨界溫度為190.58K，在常溫下無法僅靠加壓將其液化。天然氣的液化、儲存技術已逐步成為一項重大的先進技術。　　目前，液化天然氣（LNG）在我國已經成為一門新興工業，正在迅猛發展。液化天然氣（LNG）技術除了用來解決運輸和儲存問題外，還廣泛地用于天然氣使用時的調峰裝置上。　　（3） 液化煤層氣( HCL)　　我國是世界煤炭生產大國，煤層氣相應的儲藏量也很大，儲藏量和天然氣基本一樣。其基本成分是甲烷。它除了是廉價的化工原料外，主要作為燃料使用，它不僅作為居民的生活燃料，而且還被用作汽車、船舶、飛機等交通運輸工具的燃料。由于煤層氣熱值高，燃燒產物對環境污染少，被認為是優質潔凈燃料。　　將煤層氣液化后使用，主要有幾方面好處：　　① 經濟性　　投資成本較低，回收快。　　② 安全性　　“先采氣，后采煤”的方式已成為發達國家能源利用的基本方式。“先采氣，后采煤”大大提高了采煤的安全性。　　③ 政策性　　此方式可節約能源，做到能源的徹底利用，符合國家的相關政策。有利于獲得政府的支持。　　煤層氣液化設備和天然氣液化設備基本一樣，只是由于大多數煤層氣中氧、氮的含量比天然氣略高，需要增加一套精餾系統。　　（4）液化天然氣生產和使用的必要性　　液化天然氣與天然氣比較有以下優點：　　①便于貯存和運輸　　液化天然氣密度是標準狀態下甲烷的625倍。也就是說，1m3液化天然氣可氣化成625 m3天然氣，由此可見貯存和運輸的方便性。　　②安全性好　　天然氣目前的儲藏和運輸主要方式是壓縮（CNG）。由于壓縮天然氣的壓力高，帶來了很多安全隱患。　　③間接投資少　　壓縮天然氣（CNG）體積能量密度約為汽油的26%，而液化天然氣（LNG）體積能量密度約為汽油的72%，是壓縮天然氣（CNG）的兩倍還多，因而使用LNG的汽車行程遠，相對可大大減少汽車加氣站的建設數量。　　④調峰作用　　天然氣作為民用燃氣或發電廠的燃料，不可避免會有需要量的波動，這就要求供應上具有調峰作用。　　⑤環保性　　天然氣在液化前必須經過嚴格的預凈化，因而LNG中的雜質含量遠遠低于CNG，為汽車尾氣或作為燃料使用時排放滿足更加嚴格的標準（如“歐Ⅱ”甚至“歐Ⅲ”）創造了條件。　　天然氣（Natural Gas）天然氣是埋藏在地下的古生物經過億萬年的高溫和高壓等作用而形成的可燃氣，是一種無色無味無毒、熱值高、燃燒穩定、潔凈環保的優質能源。天然氣其主要成分為甲烷，熱值為8500大卡/米3是一種主要由甲烷組成的氣態化石燃料。它主要存在于油田和天然氣田，也有少量出于煤層。　　當非化石的有機物質經過厭氧腐爛時，會產生富含甲烷的氣體，這種氣體就被稱作生物氣（沼氣）。生物氣的來源地包括森林和草地間的沼澤、垃圾填埋場、下水道中的淤泥、糞肥，由細菌的厭氧分解而產生。生物氣還包括胃腸漲氣（例如：屁），胃腸氣最通常來自于牛羊等家畜。　　當甲烷散逸到大氣層中時，它將是一種直接促使全球變暖愈演愈烈的溫室氣體。這種飄散的甲烷，就會被視作一種污染物，而不是一種有用的能源。然而，在大氣中的甲烷一旦與臭氧發生氧化反應，就會變成二氧化碳和水，因此排放甲烷所導致的溫室效應相對短暫。而且就燃燒而言，天然氣要比煤這類石炭紀燃料產生的二氧化碳要少得多。甲烷的重要生物形式來源是白蟻、反芻動物（如牛羊）和人類對土地的耕種。據估計，這三者的散發量分別是每年15、75和100百萬噸（年散發總量約為1億噸）。　　純天然氣含:CH4(98%) C3H8(0.3%) C4Hm(0.3%) CmHn(0.4%) N2(1.3%),低發熱值為（36220KJ/Nm3) 天然氣應用領域 天然氣利用領域非常廣泛，除了能用于炊事外，還可廣泛作為發電、石油化工、機械制造、玻璃陶瓷、汽車、集中空調的燃料或原料。 天然氣主要優點　　天然氣是較為安全的燃氣之一，它不含一氧化碳，也比空氣輕，一旦泄漏，立即會向上擴散，不易積聚形成爆炸性氣體，安全性較高。采用天然氣作為能源，可減少煤和石油的用量，因而大大改善環境污染問題；天然氣作為一種清潔能源，能減少二氧化硫和粉塵排放量近100%，減少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%，并有助于減少酸雨形成，舒緩地球溫室效應，從根本上改善環境質量。其優點有：　　① 綠色環保：天然氣是一種潔凈環保的優質能源，幾乎不含硫、粉塵和其他有害物 質，燃燒時產生二氧化碳少于其他化石燃料，造成溫室效應較低，因而能從根本上改善環境質量。　　② 經濟實惠：天然氣與人工煤氣相比，同比熱值價格相當，并且天然氣清潔干凈，能延長灶具的使用壽命，也有利于用戶減少維修費用的支出。天然氣是潔凈燃氣，供應穩定，能夠改善空氣質量，因而能為該地區經濟發展提供新的動力，帶動經濟繁榮及改善環境。　　③ 安全可靠：天然氣無毒、易散發，比重輕于空氣，不宜積聚成爆炸性氣體，是較為安全的燃氣。　　④ 改善生活：隨著家庭使用安全、可靠的天然氣，以及享用港華燃氣提供親切、專業和高效率的售后服務和新式爐具，將會極大改善家居環境，提高生活質量。