第二節(jié)天然氣

天然氣：廣義上指巖石圈中存在的一切天然生成的氣體。石油地質(zhì)學(xué)中研究的主要是沉積圈中以烴類(lèi)為主的天然氣。一、天然氣的產(chǎn)出類(lèi)型

按天然氣的成因可分為有機(jī)成因氣和無(wú)機(jī)成因氣；

按天然氣存在的相態(tài)可以分為游離氣、溶解氣、吸附氣和固態(tài)氣水化合物；

依天然氣分布特征可分為聚集型和分散型；

依天然氣與石油產(chǎn)出的關(guān)系分為伴生氣和非伴生氣。

按照天然氣的成分可分為烴類(lèi)氣體和非烴類(lèi)氣體。

（一）聚集型天然氣

1、氣頂氣：與石油共存于油氣藏中呈游離氣頂狀態(tài)產(chǎn)出的天然氣。以烴類(lèi)為主，除大量的甲烷外，還有重?zé)N氣體和輕組分的液態(tài)烴，少量氮?dú)夂投趸寄鰵猓寒?dāng)?shù)叵聹囟取毫Τ^(guò)臨界條件后，由液態(tài)烴逆蒸發(fā)而形成的氣體。開(kāi)采出來(lái)后，由于地表壓力、溫度較低，按照逆凝結(jié)規(guī)律而逆凝結(jié)為輕質(zhì)油即凝析油。

2、氣藏氣：?jiǎn)为?dú)聚集的天然氣。可分為干氣氣藏和濕氣氣藏。

干氣氣藏：甲烷含量大于95%，重?zé)N氣體含量少，采到地表也是氣體。

濕氣氣藏：含較多的甲烷，還有乙、丙、丁烷液態(tài)烴，還溶解了戊、己烷等，重?zé)N含量大于5%，采到地表除含較多氣體外，還凝結(jié)出許多液態(tài)氣體。

3、凝析氣：當(dāng)?shù)叵聹囟?、壓力超過(guò)臨界條件后，由液態(tài)烴

逆蒸發(fā)而形成的氣體。開(kāi)采出來(lái)后，由于地表壓力、溫度較低，按照逆凝結(jié)規(guī)律而逆凝結(jié)為輕質(zhì)油即凝析油。凝析氣藏的形成

烴類(lèi)純物質(zhì)的相態(tài)：在溫度一定時(shí)，隨壓力增加，體積縮小，到達(dá)露點(diǎn)A后，壓力不變而體積繼續(xù)縮小，直到泡點(diǎn)B后，壓力增大體積變化甚微，露點(diǎn)A為開(kāi)始液化的點(diǎn)，泡點(diǎn)B為完全液化的點(diǎn)，A-B為氣液兩相共存區(qū)段，其對(duì)應(yīng)的壓力為飽和蒸汽壓，大小取決與溫度，溫度升高，A-B線(xiàn)段逐漸縮小，直到臨界點(diǎn)K。

多組分烴類(lèi)相態(tài)及凝析氣藏的形成：多組分烴類(lèi)物系相態(tài)圖與烴類(lèi)純物質(zhì)的相態(tài)圖不同，其露點(diǎn)線(xiàn)和泡點(diǎn)線(xiàn)交繪于臨界點(diǎn)K，所圍區(qū)域?yàn)闅庖簝上喙泊鎱^(qū)，臨界凝析壓力點(diǎn)K2和臨界凝析溫度點(diǎn)K1之間為逆凝析區(qū)，在該區(qū)內(nèi)，低壓條件下（B3）為氣態(tài)，壓力增大到（B2）后，壓力增大液相反而減小，到B1點(diǎn)則完全氣化，這與正常蒸發(fā)概念完全相反，稱(chēng)為逆蒸發(fā)，相反的過(guò)程稱(chēng)為逆凝結(jié)，凝析氣（油）藏的形成正是逆蒸發(fā)（逆凝結(jié)）相態(tài)轉(zhuǎn)變的結(jié)果。

臨界凝析溫度點(diǎn)K1：多組分相態(tài)中，不管壓力多大，凡高于此溫度便不能形成液體。

臨界凝析壓力點(diǎn)K2：多組分相態(tài)中，不管溫度高低，凡高于此壓力便不能形成氣體。

凝析氣藏和濕氣氣藏的區(qū)別：

凝析油中含大量的輕質(zhì)烴類(lèi)，重質(zhì)烴類(lèi)較少，呈淡黃色，剛開(kāi)采是伴生氣較多，隨著氣藏不斷開(kāi)采，伴生氣越來(lái)越少；濕氣氣藏含的氣體多，凝析氣藏含的氣體少。

（二）分散型天然氣

1、油內(nèi)溶解氣：溶解于石油中的天然氣。

2、水內(nèi)溶解氣：溶解于水中的天然氣。

3、煤層氣：煤層中所含的吸附和游離狀態(tài)的天然氣。

4、固態(tài)氣水合物：是在冰點(diǎn)附近的特殊溫度和壓力條件下形成的固態(tài)結(jié)晶化合物。主要分布在凍土、極地和深海沉積物分布區(qū)。

固態(tài)氣水合物是在溫度高于水本身的固化溫度的時(shí)候，天然氣和水結(jié)合而形成的一種固態(tài)液體，而不是化合物。氣體分子和水分子的數(shù)目是固定的，一個(gè)甲烷分子需要5.75個(gè)水分子，一個(gè)乙烷分子需要7.66個(gè)水分子，一個(gè)丙烷或丁烷分子需要17個(gè)水分子。二、天然氣的化學(xué)組成

天然氣的元素組成，以碳、氫為主，碳占65～80%，氫占12～20%，另有少氮、氧、硫及其它微量元素。天然氣的化合物組成以甲烷為主，其次為重?zé)N氣，并含有數(shù)量不等的N2、CO2、H2S及其它惰性氣體。世界上絕大多數(shù)氣藏的成分是以烴氣為主的。烴含量高于80%的氣藏約占?xì)獠乜倲?shù)的85%以上，90%以上的儲(chǔ)量會(huì)集中于烴含量在90%以上的氣藏中；氮?dú)夂繛橹鞯臍獠貎H占?xì)獠財(cái)?shù)的百分之幾，含量在90%以上的不到1%；以CO2、或H2S為主的氣藏占?xì)獠乜偭康?%以下。三、天然氣的物理性質(zhì)

比重：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，單位體積天然氣與同體積空氣的重量比，即天然氣的比重。一般為0.65～0.75，高者可達(dá)1.5，濕氣的比重大于干氣。

粘度：天然氣的粘度與其化學(xué)組成及其所處的環(huán)境有關(guān)。一般隨分子量增加而減小，隨溫度、壓力增大而增大（因分子間的運(yùn)動(dòng)加快，碰撞增多）。

蒸氣壓力：氣體液化時(shí)所需施加的壓力稱(chēng)蒸氣壓力。蒸汽壓力隨溫度升高而增大。在同一溫度條件下碳?xì)浠衔锏姆肿恿吭叫?，則其蒸氣壓力越大。

溶解性：在相同的條件下，天然氣在石油中的溶解度遠(yuǎn)大于在水中的溶解度。當(dāng)天然氣重?zé)N增多，或者石油中的輕餾份較多時(shí)，都可增加天然氣在石油中的溶解度。

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