第二节天然气 天然气:广义上指岩石圈中存在的一切天然生成的气体。石油地质学中研究的 主要是沉积圈中以烃类为主的天然气。 、天然气的产出类型 按天然气的成因可分为有机成因气和无机成因气 按天然气存在的相态可以分为游离气、溶解气、吸附气和固态气水化合物 依天然气分布特征可分为聚集型和分散型 依天然气与石油产出的关系分为伴生气和非伴生气。 按照天然气的成分可分为烃类气体和非烃类气体 (一)聚集型天然气 1、气顶气:与石油共存于油气藏中呈游离气顶状态产出的天然气。 以烃类为主,除大量的甲烷外,还有重烃气体和轻组分的液态烃, 少量氮气和二氧化碳凝析气:当地下温度、压力超过临界条件后, 由液态烃逆蒸发而形成的气体。开采出来后,由于地表压力、温 度较低,按照逆凝结规律而逆凝结为轻质油即凝析油。 气藏 气顶 油气藏中油、气、水分布示意图
第二节 天然气 天然气：广义上指岩石圈中存在的一切天然生成的气体。石油地质学中研究的 主要是沉积圈中以烃类为主的天然气。 一、天然气的产出类型 按天然气的成因可分为有机成因气和无机成因气； 按天然气存在的相态可以分为游离气、溶解气、吸附气和固态气水化合物； 依天然气分布特征可分为聚集型和分散型； 依天然气与石油产出的关系分为伴生气和非伴生气。 按照天然气的成分可分为烃类气体和非烃类气体。 （一）聚集型天然气 1、气顶气：与石油共存于油气藏中呈游离气顶状态产出的天然气。 以烃类为主，除大量的甲烷外，还有重烃气体和轻组分的液态烃， 少量氮气和二氧化碳凝析气：当地下温度、压力超过临界条件后， 由液态烃逆蒸发而形成的气体。开采出来后，由于地表压力、温 度较低，按照逆凝结规律而逆凝结为轻质油即凝析油
2、气藏气:单独聚集的天然气。可分为干气气藏和湿气气藏。 干气气藏:甲烷含量大于95%,重烃气体含量少,采到地表 也是气体。 湿气气藏:含较多的甲烷,还有乙、丙、丁烷液态烃,还 溶解了戊、己烷等,重烃含量大于5%,采到地表除含较多气体 外,还凝结出许多液态气体。 3、凝析气:当地下温度、压力超过临界条件后,由液态烃 逆蒸发而形成的气体。开采出来后,由于地表压力、温度较低, 按照逆凝结规律而逆凝结为轻质油即凝析油。 凝析气藏的形成 烃类纯物质的相态:在温度一定时,随压力增加,体积缩小,到达 露点A后,压力不变而体积继续缩小,直到泡点B后,压力增大体积变化 甚微,露点A为开始液化的点,泡点B为完全液化的点,AB为气液两相 50 K(967 b 40 A 丙烷两相系统等温的压力一体积关系 共存区段,其对应的压力为饱和蒸汽压,大小取决与温度,温度升高, A-B线段逐渐缩小,直到临界点K
2、气藏气：单独聚集的天然气。可分为干气气藏和湿气气藏。 干气气藏：甲烷含量大于 95%，重烃气体含量少，采到地表 也是气体。 湿气气藏：含较多的甲烷，还有乙、丙、丁烷液态烃，还 溶解了戊、己烷等，重烃含量大于 5%，采到地表除含较多气体 外，还凝结出许多液态气体。 3、凝析气：当地下温度、压力超过临界条件后，由液态烃 逆蒸发而形成的气体。开采出来后，由于地表压力、温度较低， 按照逆凝结规律而逆凝结为轻质油即凝析油。 凝析气藏的形成 烃类纯物质的相态：在温度一定时，随压力增加，体积缩小，到达 露点 A 后，压力不变而体积继续缩小，直到泡点 B 后，压力增大体积变化 甚微，露点 A 为开始液化的点，泡点 B 为完全液化的点，A-B 为气液两相 共存区段，其对应的压力为饱和蒸汽压，大小取决与温度，温度升高， A-B 线段逐渐缩小，直到临界点 K
多组分烃类相态及凝析气藏的形成:多组分烃类物系相态图与烃类 纯物质的相态图不同,其露点线和泡点线交绘于临界点K,所围区域为气 液两相共存区,临界凝析压力点K2和临界凝析温度点K1之间为逆凝析区 在该区内,低压条件下(B3)为气态,压力增大到(B2)后,压力增大 液相反而减小,到B1点则完全气化,这与正常蒸发概念完全相反,称为 逆蒸发,相反的过程称为逆凝结,凝析气(油)藏的形成正是逆蒸发 液体波体% 气体 温度 多组分烃类物系相态图 (逆凝结)相态转变的结果 临界凝析温度点Kl:多组分相态中,不管压力多大,凡高于此温度便 不能形成液体。 临界凝析压力点K2:多组分相态中,不管温度高低,凡高于此压力便 不能形成气体 凝析气藏和湿气气藏的区别: 凝析油中含大量的轻质烃类,重质烃类较少,呈淡黄色,刚开采是伴 生气较多,随着气藏不断开采,伴生气越来越少;湿气气藏含的气体多 凝析气藏含的气体少
多组分烃类相态及凝析气藏的形成：多组分烃类物系相态图与烃类 纯物质的相态图不同，其露点线和泡点线交绘于临界点 K，所围区域为气 液两相共存区，临界凝析压力点 K2 和临界凝析温度点 K1 之间为逆凝析区， 在该区内，低压条件下（B3）为气态，压力增大到（B2）后，压力增大 液相反而减小，到 B1 点则完全气化，这与正常蒸发概念完全相反，称为 逆蒸发，相反的过程称为逆凝结，凝析气（油）藏的形成正是逆蒸发 （逆凝结）相态转变的结果。 临界凝析温度点 K1：多组分相态中，不管压力多大，凡高于此温度便 不能形成液体。 临界凝析压力点 K2：多组分相态中，不管温度高低，凡高于此压力便 不能形成气体。 凝析气藏和湿气气藏的区别： 凝析油中含大量的轻质烃类，重质烃类较少，呈淡黄色，刚开采是伴 生气较多，随着气藏不断开采，伴生气越来越少；湿气气藏含的气体多， 凝析气藏含的气体少
(二)分散型天然气 1、油内溶解气:溶解于石油中的天然气 10000 8000 6000 4000 气水合物加水政气 2000 海水冰点 1000 80E气水合物加 水加气 200 冰加气 100 16 tcc) 海水与甲烷形成气水合物的相图 2、水内溶解气:溶解于水中的天然气 3、煤层气:煤层中所含的吸附和游离状态的天然气 4、固态气水合物:是在冰点附近的特殊温度和压力条件下形成的固 态结晶化合物。主要分布在冻土、极地和深海沉积物分布区 固态气水合物是在温度高于水本身的固化温度的时候,天然气和水结 合而形成的一种固态液体,而不是化合物。气体分子和水分子的数目是固 定的,一个甲烷分子需要5.75个水分子,一个乙烷分子需要7.66个水分子, 个丙烷或丁烷分子需要17个水分子。 二、天然气的化学组成 天然气的元素组成,以碳、氢为主,碳占65~80%,氢占12~20%, 另有少氮、氧、硫及其它微量元素。天然气的化合物组成以甲烷为主
（二）分散型天然气 1、油内溶解气：溶解于石油中的天然气。 2、水内溶解气：溶解于水中的天然气。 3、煤层气：煤层中所含的吸附和游离状态的天然气。 4、固态气水合物：是在冰点附近的特殊温度和压力条件下形成的固 态结晶化合物。主要分布在冻土、极地和深海沉积物分布区。 固态气水合物是在温度高于水本身的固化温度的时候，天然气和水结 合而形成的一种固态液体，而不是化合物。气体分子和水分子的数目是固 定的，一个甲烷分子需要 5.75 个水分子，一个乙烷分子需要 7.66 个水分子， 一个丙烷或丁烷分子需要 17 个水分子。 二、天然气的化学组成 天然气的元素组成，以碳、氢为主，碳占 65～80%，氢占 12～20%， 另有少氮、氧、硫及其它微量元素。天然气的化合物组成以甲烷为主
其次为重烃气,并含有数量不等的N2、CO2、HS及其它惰性气体 世界上绝大多数气藏的成分是以烃气为主的。烃含量高于80%的气藏约 占气藏总数的85%以上,90%以上的储量会集中于烃含量在90%以上的气 80 60 40 酸性气体(% 圃■ 1-10 0.-1 出现次数(% 世界气藏气化学组成图 藏中;氮气含量为主的气藏仅占气藏数的百分之几,含量在90%以上的 不到1%;以02、或H2S为主的气藏占气藏总量的1%以下。 三、天然气的物理性质 比重:在标准状态下,单位体积天然气与同体积空气的重量比,即天然气的比 重。一般为0.65~0.75,高者可达1.5,湿气的比重大于干气。 粘度:天然气的粘度与其化学组成及其所处的环境有关。一般随分子量增加而 减小,随温度、压力增大而增大(因分子间的运动加快,碰撞增多) 蒸气压力:气体液化时所需施加的压力称蒸气压力。蒸汽压力随温度升高而增 大。在同一温度条件下碳氢化合物的分子量越小,则其蒸气压力越大
其次为重烃气，并含有数量不等的 N2 、CO2、H2S 及其它惰性气体。 世界上绝大多数气藏的成分是以烃气为主的。烃含量高于 80%的气藏约 占气藏总数的 85%以上，90%以上的储量会集中于烃含量在 90%以上的气 藏中；氮气含量为主的气藏仅占气藏数的百分之几，含量在 90%以上的 不到 1%；以 CO2、或 H2S 为主的气藏占气藏总量的 1%以下。 三、天然气的物理性质 比重：在标准状态下，单位体积天然气与同体积空气的重量比，即天然气的比 重。一般为 0.65～0.75，高者可达 1.5，湿气的比重大于干气。 粘度：天然气的粘度与其化学组成及其所处的环境有关。一般随分子量增加而 减小，随温度、压力增大而增大（因分子间的运动加快，碰撞增多）。 蒸气压力：气体液化时所需施加的压力称蒸气压力。蒸汽压力随温度升高而增 大。在同一温度条件下碳氢化合物的分子量越小，则其蒸气压力越大
溶解性:在相同的条件下,天然气在石油中的溶解度远大于在水中的溶解度。 当天然气重烃增多,或者石油中的轻馏份较多时,都可增加天然气在石油中的溶解度 热值:每立方天然气燃烧时所发出的热量称为热值。单位每千卡/米3或千卡/ 千克。湿气热值较高,可达210千卡/米3,而煤和石油的热值分别为4103千卡/千克及 104千卡/千克。热值是评价燃料质量的重要指标
溶解性：在相同的条件下，天然气在石油中的溶解度远大于在水中的溶解度。 当天然气重烃增多，或者石油中的轻馏份较多时，都可增加天然气在石油中的溶解度。 热值：每立方天然气燃烧时所发出的热量称为热值。单位每千卡/米 3 或千卡/ 千克。湿气热值较高，可达 210 千卡/米 3，而煤和石油的热值分别为 4103 千卡/千克及 104 千卡/千克。热值是评价燃料质量的重要指标