采气工程多媒体(上)

绪论从广义的定义来说，天然气是指自然界中天然存在的一切气体，包括大气圈、水圈、生物圈和岩石圈中各种自然过程形成的气体。人们长期以来通用的“天然气”的定义，是从能量角度出发的狭义定义，是指在不同的地质条件下生成、运移，并以一定压力聚集在地下构造中的可燃性气体。绪论一、天然气的重要性二、世界天然气的发展趋势三、我国天然气工业的现状及发展一、天然气的重要性一、天然气的重要性天然气是一种清洁、高效的燃料，环境保护日益上升到各国政府政治议事日程上的首要地位。天然气使用方便，能最低限度处理和贮存。在各国城市化发展中，城市气化水平不断提高。各国实行能源供应的多元化，并日益放宽对天然气市场的管制。各国产业结构、经济结构的调整和变化会大大刺激对天然气的需求量。1、天然气在目前世界能源中的地位2、天然气将成为21世纪的主要能源天然气热效率高，环境效益好，发展利用天然气成为当今世界能源发展的潮流19世纪煤炭为主要能源20世纪石油替代煤炭成为世界第一能源21世纪天然气将是主要能源2010年，全球一次能源消耗总量为120亿吨当量，其中煤炭占29.6%，石油占33.6%，天然气占23.8%。世界能源发展的总趋势是向低碳化方向发展，最终向无碳化发展根据国际燃气联盟预测，未来在更注重环保的情况下，2030年天然气在世界一次能源结构中所占的比例将上升到28%，按照消费量年均1.7%的增长速度，天然气最迟将在本世纪上半叶超过石油，成为全球第一大能源。一、天然气的重要性绪论一、天然气的重要性二、世界天然气的发展趋势三、我国天然气工业的现状及发展1、世界天然气资源量分析（总体储量情况）二、世界天然气的现状及发展趋势2、世界天然气供需关系(产量、消费分布)金融危机后，全球天然气消费稳步上升。世界天然气市场供应过剩的格局已经改变，供需基本平衡。来源：《BP世界能源统计2013》二、世界天然气的现状及发展趋势3、世界天然气消费结构区域消费结构工业发电城市全球35%39%24.70%美国33.8%29.8%36.4%加拿大60.0%9.1%33.0%英国16.4%34.2%47.0%日本15.6%65.6%20.0%世界各国天然气消费主要用于城市、工业和发电。天然气消费结构取决于各国的资源可得性、经济结构以及与可替代能源的竞争水平等因素。消费结构均衡以工业为主以城市用气为主以发电为主二、世界天然气的现状及发展趋势4、天然气贸易贸易量：1033.4万亿立方米管道气：705.5LNG：327.9来源：《BP世界能源统计2013》二、世界天然气的现状及发展趋势绪论一、天然气的重要性二、世界天然气的发展趋势三、我国天然气工业的现状及发展三、我国天然气工业的现状及发展1、我国天然气资源概况远景资源量56万亿方可采储量22万亿方九大盆地45万亿方81%三、我国天然气工业的现状及发展1、我国天然气资源概况地质储量36.81万亿方可采储量10.87万亿方三、我国天然气工业的现状及发展1、我国天然气资源概况专家预测可采资源量：25万亿方三、我国天然气工业的现状及发展2、我国天然气供求关系0.020.040.060.080.0100.0120.0140.0160.01970197219741976197819801982198419861988199019921994199619982000200220042006200820102012BillioncubicmetresProductionConsumptionProduction1998233亿方20121072亿方（年均增长25%）Consumption1998203亿方20121438亿方（年均增长43%）季节性地域性三、我国天然气工业的现状及发展3、我国天然气消费结构从我国近20年来天然气消费结构中可以看到，工业占比最大，但有逐渐下降的趋势，生活消费、交通运输逐渐成为天然气消费的重点。三、我国天然气工业的现状及发展4、我国天然气消费区域1238456730个省市八大消费区域最大消费省份四川超过110亿方三、我国天然气工业的现状及发展5、集输管网情况12384567三类区域性管网环形管网川渝地区连接成都、重庆等地、市放射形管网：陕甘宁气区，包括陕京长输管线、靖边—西安、靖边—银川输气管线等油田区域性管网，如：塔中—轮南等在役管线长度4万多公里三、我国天然气工业的现状及发展5、LNG接收站概况三、我国天然气工业的现状及发展6、储气库概况呼图壁天然气供应能力将持续快速增长，供气来源向多元化发展我国天然气消费量需求强劲天然气基础设施不断完善天然气利用领域不断拓展十二五期间鼓励以气代油，将天然气在能源结构中的比重由4%提高到8%输气管线、LNG接收站、储气库改善天然气消费结构，提高天然气利用率7、我国的天然气发展趋势三、我国天然气工业的现状及发展8、我国天然气开发技术发展现状我国天然气开发所需技术三、我国天然气工业的现状及发展8、我国天然气开发技术发展现状我国天然气开发技术特点总结我国气田、凝析气田开发特点中小型气田居多：南海西部、塔里木、陕甘宁气田埋藏深：3000～6000m之间，深层气藏开发占主导地位天然气储层多属于中、低渗储层：储层非均质明显，孔隙度低自然产能低：要达到经济、有效地开发，必须进行气层改造这一问题在四川气田尤为突出，据已投入的73个气田不完全统计，水驱气田占总数的85%，出水井数在44%以上水驱气藏占相当比例凝析气藏独具特色三、我国天然气工业的现状及发展第一章天然气的性质天然气在各种压力和温度下的物性参数(例如密度、压缩系数、粘度等)是气藏工程和采气工程所必需的基本数据。天然气的性质，即可以从实验室直接由实验确定，也可以根据已知气体的化学组分预测。后一种情况中，这些性质是根据气体中单组分的物理性质和物理定律，按照混合法则进行计算的。第一章天然气的性质一、天然气的组成与分类天然气：（烃类、非烃类）1、天然气的组成Naturalgas：指自然生成在一定压力、温度下蕴藏于地下岩层孔隙或裂缝中的可燃性气体，其主要成分为甲烷与少量乙烷、丙烷、丁烷、戊烷及以上烃类气体，并可能含有氮气、氢气、二氧化碳、硫化氢与水蒸气等非烃类气体及少量氦、氩等惰性气体。Hydrocarbon：CnH2n+2C1(70~98%)、C2(10%）C3~C5(百分之几)、C6+（甚微）Non-hydrocarbon：H2S、CO2、N2、CO、Ar、He一、天然气的组成与分类天然气的组成niiiinny1/1、天然气的组成天然气中各组分气体所占总组成的比例实验室用气相色谱仪分析天然气组成的表示方法三种方法：摩尔组成、体积组成、质量组成摩尔组成：用yi表示，最常用的一种表示方法各组分的摩尔数占总摩尔数的分数。11niiy（摩尔分数，可用百分数，也可用小数表示）一、天然气的组成与分类niiiiVVy1/niiiimmw1/11niiy1、天然气的组成天然气组成的表示方法体积组成：也常用符号yi表示各组分的体积占总体积的分数。当考虑天然气为遵循阿伏加德罗定律的混合气体时，其体积组成与摩尔组成相等质量组成：也常用符号Wi表示各组分的体积占总体积的分数。11niim思考：已知摩尔组成如何换算为质量组成？一、天然气的组成与分类2、天然气的分类天然气的分类按烃类组分关系按矿藏特点按H2S、CO2含量干气：地下地面均呈气态，C5+13.5cm3/m3湿气：地下气态，地面液，C5+13.5cm3/m3纯气藏气：地下气态，C190%，C2-C4少，C5+甚微，γg0.5-0.6酸性天然气：S20mg/Sm3贫气：C3+100cm3/m3富气：C3+100cm3/m3凝析气藏气：地层原始状态呈气态，开发过程中，当地层压力低于露点压力时有液烃析出，C160-90%，C5+较高，γg0.7-0.9油田伴生气：地下与原油共存，伴随原油产出，C160%，C5+甚微，γg1净气：S20mg/Sm3二、天然气常用参数计算1、平均相对分子质量(视相对分子质量)定义：标态下1kmol（0℃、0.101MPa、22.4m3）天然气具有的质量。单位：kg/kmolniiigMyM12、天然气的密度定义在一定温度压力下，单位体积天然气的质量。Vmg/RTpMVmgZRTpMg理想气体实际气体二、天然气常用参数计算3、天然气相对密度定义：(specificgravityorrelativedensity)在相同温度、压力下天然气的密度与干燥空气的密度之比。agg/97.28/ggMgmV14、天然气比容定义：(specificvolume)单位质量天然气所占据的体积gpMRTmVgpMZRT理想气体实际气体二、天然气常用参数计算5、天然气偏差因子偏差系数定义指在相同温度、压力下，真实气体所占体积与相同量理想气体所占体积的比值。idealactualVVZ/实际气体分子有体积，真实气体比理想气体难压缩实际气体分子间有引力，真实气体比理想气体易压缩Z的大小反映了两种相反作用的综合结果Z1，真实气体比理想气体难压缩，体积更大Z1，实际气体比理想气体易压缩，体积较理想气体小Z=1，实际气体接近理想气体仅当p很低，T较高时，可认为Z=1，相当于理想气体二、天然气常用参数计算5、天然气偏差因子偏差系数的确定实验测定法TVppVTZscscsc特点：可靠，但周期长，成本高，不适用于一般工程上的计算。查图版法Standing-Katz图版特点：查图较简单，在大多数工程上满足工程要求，在油田上用得较广。0Ppr15,0Tpr3查图版法确定偏差系数的步骤对天然气混合物，工程上常应用拟对比压力Ppr和拟对比温度Tpr表示，将混合气体视为“纯”气体，利用对应状态原理，就可求得Z值。pcprppp/niciipcpyp1pcprTTT/niciipcTyT1确定偏差系数的步骤：A、根据已知天然气的组成或相对密度求拟临界温度、拟临界压力B、如含有非烃H2S、CO2，对拟临界温度和拟临界压力进行校正C、根据给定的温度、压力，计算拟对比温度和拟对比压力D、查图版，求得偏差系数对于非烃如H2S、CO2含量较高时，应对Tpc和ppc校正，校正后的拟临界温度和压力：pcpcTT)1(BBTTppscpcpcpc8.1/)(15)(12045.06.19.0BBAA对干气:271813.93ggpcT2259.0103.0668.4ggpcp对凝析气:27.393.1839.103ggpcT2077.0356.0868.4ggpcp二、天然气常用参数计算5、天然气偏差因子偏差系数的确定计算法Gopal方法、H-Y(Hall-Yarborough)方法DPR(Dranchuk-Purvis-Robison)方法DAK(Dranchuk-Abu-Kassem)方法等这些经验公式选用的状态方程不同，计算结果也有差异H-Y方法被认为是最精确的计算方法之一二、天然气常用参数计算6、体积系数定义：相同数量的天然气在地层条件下的体积与其在地面标准条件下的体积之比，用符号Bg表示scgVVBscscscpnRTV/pZnRTV/-两个特定状态，与过程无关-单位：m3／sm3-Ｂg１pTZTpBscscgpZTBg410458.3psc=0.101325Tsc=293.15二、天然气常用参数计算7、天然气粘度定义：天然气内摩擦阻力的量度，单位面积上的剪切力与垂直流动方向上的速度梯度成正比，比例系数即为流体的粘度。yuxxy绝对粘度（动力粘度）Pa.s流体的粘度也可以用运动粘度表示二、天然气常用参数计算7、天然气粘度影响因素分析低压条件下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