1、 第三章、天然气分类、组成及性质第三章、天然气分类、组成及性质2 天然气是由烃类和非烃类组成的复杂混合物。大多天然气是由烃类和非烃类组成的复杂混合物。大多数天然气的主要成分是气体烃类，此外还含有少量非烃数天然气的主要成分是气体烃类，此外还含有少量非烃类气体。天然气中的烃类基本上是烷烃类气体。天然气中的烃类基本上是烷烃（C10C60），），非烃类气体，一般为少量的非烃类气体，一般为少量的N2，O2，H2，CO2，H2O，H2S及惰性气体。及惰性气体。31 1、天、天 然然 气气 的的 分分 类类n 按产状分类（游离气、溶解气、吸附气及固体气）按产状分类（游离气、溶解气、吸附气及固体气）n 按经济
2、价值分类（常规天然气和非常规天然气）按经济价值分类（常规天然气和非常规天然气）n 按来源分类（有机来源和无机来源）按来源分类（有机来源和无机来源）n 按组成分类（按烃类组成分为：按组成分类（按烃类组成分为：干、湿气（富气、贫气），干、湿气（富气、贫气），烃类气、非烃类气；按酸气含量分为：净气、酸气）烃类气、非烃类气；按酸气含量分为：净气、酸气）41 1、天、天 然然 气气 的的 分分 类类我国习惯分法：伴生气、气藏气和凝析气我国习惯分法：伴生气、气藏气和凝析气 伴生气：系产自油藏（含油储集层）的气，也称油田气。伴生气：系产自油藏（含油储集层）的气，也称油田气。指在地下储集层中伴随原油共生，或呈
3、溶解气形式溶解指在地下储集层中伴随原油共生，或呈溶解气形式溶解在原油中，或呈自由气形式在含油储集层上部游离存在在原油中，或呈自由气形式在含油储集层上部游离存在的天然气。的天然气。伴生气一般多为富气。伴生气一般多为富气。51 1、天、天 然然 气气 的的 分分 类类我国习惯分法：伴生气、气藏气和凝析气我国习惯分法：伴生气、气藏气和凝析气 气藏气：系产自气藏（含气储集层）的气，也称气田气。气藏气：系产自气藏（含气储集层）的气，也称气田气。指在地下储集层中均一气相存在，采出地面仍为气相的指在地下储集层中均一气相存在，采出地面仍为气相的天然气。气藏气多为贫气。天然气。气藏气多为贫气。凝析气：系产自具有
4、反凝析特征气藏的气。指在地下储集凝析气：系产自具有反凝析特征气藏的气。指在地下储集层中呈均一气相存在，在开采过程中当气体温度、压力层中呈均一气相存在，在开采过程中当气体温度、压力降至露点状态以下时会发生反凝析现象而析出凝析油的降至露点状态以下时会发生反凝析现象而析出凝析油的天然气。天然气。6 2、天天 然然 气气 的的 组组 成成 天然气组成一般有三种表示方法：1、体积组成:VVVVyikiiii11iy7 2、天天 然然 气气 的的 组组 成成 天然气组成一般有三种表示方法：2、质量组成 mmmmikiiii11i8 2、天天 然然 气气 的的 组组 成成 天然气组成一般有三种表示方法：3、
5、摩尔组成 1iyNNNNyikiiii19国外某些重要气田的天然气组成国外某些重要气田的天然气组成%(V)10国外某些重要油田伴生气的平均组成国外某些重要油田伴生气的平均组成 （V）11 我国部分油、气田的天然气组分表我国部分油、气田的天然气组分表 mol分数，分数，组分组分四川卧龙四川卧龙河气田气河气田气大庆杏南大庆杏南伴生气伴生气华北任北华北任北伴生气伴生气新疆柯克新疆柯克亚凝析气亚凝析气华北苏桥华北苏桥凝析气凝析气大庆阿拉大庆阿拉辛气田气辛气田气陕西靖边陕西靖边气田气气田气东海平湖东海平湖凝析气凝析气C197.1468.2659.3774.6878.5891.3593.9581.70C2
6、0.4310.586.488.388.260.310.777.45C30.0311.2012.024.003.130.120.503.94C40.015.969.213.311.431.64C51.913.812.690.550.28C60.661.342.680.390.14C70.361.405.450.06CO21.460.204.580.261.410.224.703.86N20.730.551.793.990.808.000.77H2S0.20123、天、天 然然 气气 的的 性性 质质n 天然气基本物理性质：天然气基本物理性质：由于天然气是由互不发生化学反应的多种单一组分气由于天然
7、气是由互不发生化学反应的多种单一组分气体混合而成，其组分和组成无定值。只能假设成具有平均体混合而成，其组分和组成无定值。只能假设成具有平均参数的某一物质，故它的基本物性参数可由单一组分气体参数的某一物质，故它的基本物性参数可由单一组分气体的性质按混合法则求得。的性质按混合法则求得。天然气的物理性质指其平均分子量、密度、蒸汽压、天然气的物理性质指其平均分子量、密度、蒸汽压、粘度、临界参数、烃露点等。粘度、临界参数、烃露点等。133、天、天 然然 气气 的的 性性 质质n 天然气基本物理性质：天然气基本物理性质：（1）天然气的分子量天然气的分子量 iiMyM143、天、天 然然 气气 的的 性性
8、质质n 天然气基本物理性质：天然气基本物理性质：（2）a、天然气的密度、天然气的密度VmgiiiigVyMyiigy153、天、天 然然 气气 的的 性性 质质n 天然气基本物理性质：天然气基本物理性质：（2）b、天然气相对密度、天然气相对密度（在相同压力和温度条件下，天然（在相同压力和温度条件下，天然气的密度与干空气密度之比）气的密度与干空气密度之比）airggSgiigSyS293.1/S964.28/MS 163、天、天 然然 气气 的的 性性 质质n 天然气基本物理性质：天然气基本物理性质：（3）天然气主要组分的蒸汽压）天然气主要组分的蒸汽压（4）天然气的粘度）天然气的粘度（5）天然气
9、的临界参数）天然气的临界参数 当气体温度低于某一数值时可以等温压缩成液体，但当气体温度低于某一数值时可以等温压缩成液体，但当高于该温度时，无论压力增加到多大，都不能使气体液当高于该温度时，无论压力增加到多大，都不能使气体液化。可使气体压缩成液体的这个极限温度称为该气体的临化。可使气体压缩成液体的这个极限温度称为该气体的临界温度。当温度等于临界温度时，使气体压缩成液体所需界温度。当温度等于临界温度时，使气体压缩成液体所需的压力称为临界压力。该状态为临界状态。的压力称为临界压力。该状态为临界状态。173、天、天 然然 气气 的的 性性 质质n 天然气基本物理性质：天然气基本物理性质：（5）天然气的
10、临界参数）天然气的临界参数 iCicTyTiCicPyP18该组成的该组成的LNG，其其TC点为点为-76.94，PC为为50.55bar，临界，临界冷凝温度为冷凝温度为-68.87，临界，临界冷凝压力为冷凝压力为52.20bar，LNG在在-76.9时开始汽化，时开始汽化，在在-68.9后完后完全汽化。全汽化。（5）天然气的临界参数）天然气的临界参数 193、天、天 然然 气气 的的 性性 质质n 天然气基本物理性质：天然气基本物理性质：(6)天然气的烃露点天然气的烃露点天然气烃露点：一定组成的气体在一定的压力下，天然天然气烃露点：一定组成的气体在一定的压力下，天然气经冷却到气相中析出第一滴
11、烃露珠的温度。气经冷却到气相中析出第一滴烃露珠的温度。/iiiiixyK1iiiixyiiiyK x20 3、天、天 然然 气气 的的 性性 质质 露点计算判据？露点计算判据？判据判据Xi=1;若若Xi1，温度低于露点温度；，温度低于露点温度；若若Xi1，温度高于露点温度，温度高于露点温度；213、天、天 然然 气气 的的 性性 质质n 天然气的气体状态方程：天然气的气体状态方程：1、理想气体状态方程、理想气体状态方程 实质上是实际气体的压力实质上是实际气体的压力P趋向零或体积趋向零或体积V趋向无穷趋向无穷大时的极限状态气体。在天然气工程计算时，一般将低大时的极限状态气体。在天然气工程计算时，
12、一般将低压（压（1.0MPa），温度在），温度在1020的天然气视为理想气的天然气视为理想气体进行状态计算。体进行状态计算。nRTPV 223、天、天 然然 气气 的的 性性 质质n 天然气的气体状态方程：天然气的气体状态方程：2、真实气体状态方程、真实气体状态方程 a、RK 状态方程状态方程 b、RK Soave 状态方程状态方程 c、PR 方程方程 d、BWRS 方程方程 233、天、天 然然 气气 的的 性性 质质2、真实气体状态方程、真实气体状态方程 a、RK 状态方程状态方程 )(5.0bVVTabVRTP243、天、天 然然 气气 的的 性性 质质2、真实气体状态方程、真实气体状态
13、方程b、RK Soave 状态方程状态方程 )()(bVVTabVRTP253、天、天 然然 气气 的的 性性 质质2、真实气体状态方程、真实气体状态方程c、PR 方程方程 )()()(bVbbVVTabVRTP263、天、天 然然 气气 的的 性性 质质2、真实气体状态方程、真实气体状态方程d、BWRS 方程方程 )exp()1()()()(222363240302000TcTdaTdabRTTETDTCARTBRTP273、天、天 然然 气气 的的 性性 质质n 天然气的基本热力学性质：天然气的基本热力学性质：天然气的导热系数、焓、熵、比热、天然气的导热系数、焓、熵、比热、气化潜热气化潜热、热值、热值等等
