能源概论02常规能源-天然气.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,中国矿业大学,China University of Mining&Technology,1,天然气概念,广义,：存在于自然界中的,一切天然的气体,。,狭义,：,可燃,烃类,气体,，特别是以烃类为主的天然气藏中的天然气。,第二章 常规能源,第三节 天然气,一、概述,由于天然气形成过程的,复杂性,和气态物质的,流动性,，在自然界遇到的可燃天然气是与其他气态物质的,混合物,，如自甲烷到烷烃类系列，二氧化碳、氮、硫化氢、以及气态汞和稀有气体。,2026/2/9 周一,1,2,天然气分类,依,存在相态,：游离气溶解气（溶于油和水中）、吸附气和固态水合物。,依与,石油产出关系,：伴生气和非伴生气。,依,分布特征,：气顶气、气藏气、凝析气和煤层气等。,依,成因,：生物气、生物,热催化过渡带气、热解气、热裂解气和慢源气。,依其,母质类型,：油型气和煤型气。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,2,生物气,也称细菌气，指,有机质,在,微生物,作用过程中所形成的气态物质。,在富含有机质沉积物的表层可,形成甲烷,，但大部分,逸散,到水体或大气中，只有在缺氧、低,SO,2,4,环境且具备圈闭的条件下才能有大量的生物气形成并聚集成气藏。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,3,生物,热催化过渡带,气,指生物作用趋于结束，有机质进入大量形成,液态烃的演化阶段,，由催化、脱羧和缩合作用等形成的气态物质。,热解气,有机质在热力作用下所形成的气态物质。通常是指,生油窗,内所生成的烃类气体，其特点是重烃含量一般较高。,高温裂解气,有机质在,高成熟或过程,热阶段裂解生成的烃类气体。它的重烃含量随有机质的成熟度增加而明显减少，最后变为以甲烷气为主的干气。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,4,幔源气,自地球深部（上地幔）,无机成因天然气,。它们是由地幢脱气作用所形成的天然气。,油型气,是指,生油母质,（,I,、,II,型干酪根）在演化过程中所生成的天然气，包括生油母质从低成熟到过成熟阶段生成的天然气。,煤型气,是指,腐殖型有机质,（,III,型干酪根）在演化过程中所形成的天然气。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,5,气顶气,与油共存于油气藏中呈,游离态,产出的天然气。从成因和分布上都,与石油有着密切关系,。它的基本持点是,重烃含量较高,，一般占天然气重量的百分之几到百分之几十。,凝析气,在,较高温度、压力,下以气态形式存在于地层中，而采出地面后，由于地表压力、温度较低逆凝结为,液态烃,的天然气。这种特殊的油气藏目前在浅层和深层都有发现。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,6,气藏气,指,单独聚集成藏,的天然气。它可能存在于油田内，亦可分布于油田外。它的化学组分变化较大。,煤层气,指煤层中所合的,吸附气和游离瓦斯,。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,7,气体固态水合物,气体水合物是一种特殊类型的化学物质,包含化合物。,气体分子以物理方式封闭在膨胀了的,水分子晶格,内。,第二章 常规能源,第三节 天然气,以,固体状态,存在，必须在,高压低温,条件下才能形成，这就使气体水合物的分布只能局限在,深海洋底,沉积物中和有巨厚,永久冻土层,的地区。,2026/2/9 周一,8,2026/2/9 周一,9,3,天然气的形成,天然气的成因是指形成天然气的地质地球化学历程。,在自然界，生成气体的过程十分普遍，许多地质演化都伴有气态物质的产出。这里只简单,介绍,烃类气体的成因,。,烃类气体包括,甲烷及其同系物,。甲烷是烃类气体来源最广泛的气体。有机质经历生物化学作用、热催化作用和无机物之间的反应合成都可形成甲烷。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,10,甲烷的来源,甲烷存在于许多不同的,环境,，如沼泽、封闭湖和煤矿等。,海水,中也存在,溶解甲烷,，甚至牛、羊等动物消化系统中也存在甲烷。,现代沉积物中由于,细菌作用,可以,产生和消耗甲烷,，较深部位由于成岩作用的矿物岩石催化作用，有机质缩聚作用均可形成甲烷。,现代和,古代沉积,以及在地球深部岩石中都可能存在甲烷。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,11,地壳,较深部位,，有机质受温度作用形成甲烷。,在地壳,更深剖面,中，发现甲烷包含在变质岩的液体包裹体中。,在金刚石中发现甲烷包裹体，而金刚石主要是来自地下,100,390 km,以下,金伯利岩,体中的产物。,同时地震活动和火山喷发常伴有一定的甲烷析出。,纵观所有甲烷的形成和存在形式，甲烷基本上有两个来源，即,有机来源和无机来源,，每种来源中其形成的条件有所差别。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,12,4,天然气的特性,天然气中主要的,有害杂质,是,CO,2,、,H,2,O,、,H2,S,和其他含硫化合物。因此，天然气在使用前也需,净化,，即脱硫、脱水、脱二氧化碳、脱杂质等。,从天然气中,脱除,H,2,S,和,CO,2,一般采用醇胺类,溶剂,。脱水则采用二甘醇、三甘醇、四甘醇等，三甘醇用得最多；也可采用多孔性的吸附剂，如活性氧化铝、硅胶、分子筛等。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,13,5,天然气资源,世界上天然气资源丰富，据预测，世界常规天然气总资源量达,400-600,万亿,m,3,，此外还有大量非常规天然气资源。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,14,世界天然气资源分布也很不均匀，主要集中在中东、俄罗斯和东欧，三者之和约占世界天然气总储量的,70%,。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,15,世界天然气的发展,前景是诱人,的。预计到,2010,年，剩余探明可采储量天然气将为,165.8,万亿,m,3,；以热量计算，,天然气,储量已,超过石油储量,。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2015,年世界天然气的产量将超过石油。,2020,年能源结构中天然气将占,29-30%,，石油,27%,、煤,24%,、核电,8%,、其他能源,4%,。,2026/2/9 周一,16,我国,天然气资源丰富，据,2000,年资料，全国天然气地质资源量为,47.23,万亿,m,3,，其中可采资源量为9.3,万亿,m,3,。,至,1998,年全国探明气田气储量为,19430.28,亿,m,3,；伴生气储量,9955.33,亿,m,3,。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2004,年,12,月,1,日，西气东输工程主力气源塔里木,克拉,气田建成投产。,2026/2/9 周一,17,2026/2/9 周一,18,气田名称,探明储量,/,亿,m,3,可采储量,/,亿,m,3,长庆气田,6230.62,4091.69,内蒙古苏里格气田,5336.52,3330.68,新疆克拉,2,气,田,2840.29,2290,陕西大牛地气田,2615.71,1183.86,四川普光气田,2511,188304,我国五大气田及其探明储量,2026/2/9 周一,19,继南堡油田和普光气田之后，中石油又传出捷报，在,四川,发现一大型天然气田，预估储量高达,7000,亿,m,3,。中石油内部人士表示，这个气田名为,龙岗气田,，是中国目前已知的,最大天然气田,。,2026/2/9 周一,20,2026/2/9 周一,21,6,天然气的利用,天然气发电,排放,SO,2,仅是煤电厂的,1,，废水排放量为,2/3,。,热效率高,，目前可达,56%,。,占地小，定员少，,投资,仅是燃煤带脱硫装置电厂的,1/2,。,热电联产,是一种有效利用能源发电，同时又能,利用余热,的技术。,热电联产,CO,2,排放量,较低，是较好的燃料应用和,最便宜,的能源转换系统。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,22,天然气发电机组,2026/2/9 周一,23,2006,年,12,月,18,日，黑龙江省内规模最大的热电联产项目,哈尔滨热电有限责任公司,2,台,300MW,供热扩建工程实现年内双机投产,2026/2/9 周一,24,民用及商业燃料,我国城市污染类型主要是,煤烟型,，近百个城市发生,酸雨,，世界,10,大污染城市我国占,8,个。我国应对城市,民用与商业用,能源结构进行全面根本调整，,扩大天然气利用,完全可行。,近几年，大城市开始建立专用,天然气加气站,，天然气用作,汽车燃料,，,取代汽油,。从减少汽车尾气污染方面效果显著，但从,费用和方便程度,方面还无法与汽油竞争,(,费用方面目前可以,),。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,25,2026/2/9 周一,26,淄博,LNG,气化站全景,2026/2/9 周一,27,化肥及化工原料,我国,化工用天然气,占,50.8%,，其中,化肥生产,是重要用户。我国现有多个,年产,30,万,t,合成氨,的化肥厂，其中天然气为原料的占,20%,。,与大多煤基合成氨厂相比，天然气基合成氨厂具有,占地小,、,人员少、环保水平高、投资少、标准化、超大型,的特点。,天然气还可,生产氢气、乙烯、卤代烷,、二硫化碳、炭黑等原料,，以及,甲醛、聚乙烯,、聚氯乙烯、醋酸、醋酸乙烯、聚乙烯醇等,下游产品,。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,28,2026/2/9 周一,29,2026/2/9 周一,30,海南天然气化工厂,30,万,t/a,合成氨，,52,万,t/a,尿素装置（,1996,）,2026/2/9 周一,31,一般工业,天然气造成的污染大体为石油的,1/40,，煤炭的,1/800,。从防治环境污染及气候变暖角度看，应在工业部门,扩大使用天然气,。,天然气作为,优质工业燃料,，既能,代替油,，又可全面,取代煤炭,。,工业用天然气涉及军工、有色冶金、黑色冶金、机械、汽车、建材、电子医药、橡胶、塑料、家用电器、食品等,30,多个工业。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,32,液化天然气,：（,LNG,，简称液化气）是属于未来的一种,特殊清洁燃料,，也是为便于运输和保存，在冷凝或加压条件下经,液化形成的天然气,。,液化气主要由,甲烷,（,CH,4,）组成，占,90%,以上。其它成份为,乙烷和丙烷,。具有比其他常规燃料能源更优越的性质。,世界上使用液化气的地方越来越多，随着世界天然气需求的增长，必然促进液化气市场的繁荣。,第二章 常规能源,第三节 天然气,二、液化天然气,2026/2/9 周一,33,液化气压缩机,LNG,汽车加油,2026/2/9 周一,34,1,世界液化气使用现状,液化气在,美国,和世界,许多国家,的燃料能源结构中，开始显现出其越来越重要的作用。,液化气在世界天然气需求中比例大约,6%,左右，,在国际天然气贸易构成中的比例占,1/4,，还在继续稳定增长。,美国有,4,个,大型,液化气接收站,，每年接收液化气达,458,亿,m,3,（约合,394.6,万,t,）。美国在沿海地区还准备再建,l0,个新的,液化天然气接收站。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,35,世界,大规模的液化气需求地,还有日本、韩国、中国台湾、比利时、法国、西班牙和土耳其等。,在亚太地区，日本、韩国及中国台湾的,液化天然气进口量，大约占全球的,67%,。,日本,是全球最大的液化气消费国。,2003,年，日本进口液化气达,798,亿,m,3,，占全球的,47%,。,日本、韩国及中国台湾进口的液化气，主要用于,发电,。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,36,2,液化气使用的优越性,热值高,。,热值约,10000kcal/m,3,。,便于,储存,与运输,。,液化后体积缩小约为,1/600,，用大吨位冷冻船、汽车油罐运输。,使用,安全,。,不慎泄漏，易扩散至大气中,。,经济,上，使用液化气比使用普通天然气或油品要,优越,得多。,不需,修建长距离输气管道。,污染较小,。,已将,S,、,CO,2,、水份等除去,。,满足,能源来源形式多元化,的要求。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,37,合理安全使用液化气，需要修建商业用,液化气库,，铺设到使用终端的,输气支线,等设施。,2002,年以前，美国商业用液化气库容积,243,亿,m,3,（可容纳,209.3,万,t,液化气）。,许多国家的政府和商家看好液化气，加大力度发展。,第二章 常规能源,第三节 天然气,LNG,地下储气罐,2026/2/9 周一,38,3,液化气使用的前景,据英国分析部门（,DouglasWest.wood Ltd.,）预测，在,2005,2009,年间，各国用于液化气开发和使用项目的总投资，将可能达,670,亿美元,。,到,2020,年，,亚洲,液化气需求会增加到,1.84,亿,t/a,。日本、韩国和台湾，液化气的,需求,将会,继续增长,。,2005,年,6,月,6,日，由英、荷壳牌公司（占,55%,份额）和日本,“米促伊”,股份公司（占份额,45%,）向俄罗斯,“萨哈林,2,号,”,项目投资组成的国际财团，与,日本,最大的能源公司（托霍一盖斯）签署了从该项目再增加供应液化气,30,万,t/a,的协议。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,39,天然气在,我国,能源结构中所占的比例仅占,2.1%,，已探明的天然气储量和产量很少。主要,依靠进口,。,目前，我国只与,伊朗、澳大利亚,等少数国家签署了,进口液化气,的协议。,俄罗斯,是世界天然气储量最丰富的国家，在推进我国与俄罗斯能源合作进程中，应关注中俄在液化气方面的合作。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,40,2004,年,6,月，国家发改委在,我国能源中长期发展规划,的基础上，制定出了,关于我国液化天然气,进口方案,的建议,。,建议,提出，拟在广东、福建、山东、浙江、上海、江苏、辽宁、河北、天津、广西等沿海地区建设若干液化气,接收终端和输气支线,，以形成液化气为主体的,沿海天然气通道,，并适时与全国输气主管网相连。标志着我国进口液化气工作启动。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,41,中国未来,20,年天然气路线图的主貌,2026/2/9 周一,42,2006,年,5,月,26,日，首艘满载,6,万,t,液化天然气,的,“西北海鹰”号,巨轮，安全靠泊深圳大鹏湾秤头角,LNG,接收站码头,“,西北海鹰,”,从澳大利亚开往,广东,LNG,大鹏接收站,。,依山傍海的,广东,LNG,接收站,上海,LNG,项目,按年接收,600,万,t,设计，一期于,2008,年,6,月建成投产，可年接收处理,300,万,t LNG,，年供应上海,40,亿,m,3,天然气。,2026/2/9 周一,43,1,概述,天然气水合物,（,gas hydrate,）是一种新发现的能源。它外形像冰，是一种,白色,的团体,结晶物质,，有极强的燃烧能力，俗称,“可燃冰”。,由,水分子和燃气分子,构成，外层是水分子构架，核心是燃气分子。燃气分子绝大多数是,甲烷,，所以天然气水合物也称为,甲烷水合物,。,1810,年实验室合成，,1930,年代，前苏联首先在自然界发现这种新的沉,积物。,第二章 常规能源,第三节 天然气,三、天然气水合物,2026/2/9 周一,44,2026/2/9 周一,45,根据理论计算，,1m,3,的天然气水合物可释放出,168,m,3,的甲烷和,0.8 m,3,的水，是一种,高能量密度,的能源。,天然气水合物只能存在于,低温高压,环境中，一般要求温度低于,0,10,，压力高于,10,MPa,。,一旦温度升高或压力降低，甲烷就会逸出，天然气水合物便趋于,崩解,。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,46,2,天然水合物分布,海洋大陆架,是天然气水合物形成的最佳场所，海洋总面积的,90%,具有形成天然气水合物的温压条件。,寒冷的永久冻土,中也存在天然气水合物。,通常天然气水合物可存在于海底之下,500,1000 m,的范围内，再往深处，由于地热升温，其固体状态易遭破坏。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,47,天然气水合物,资源丰富,，据估计，全球天然气水合物中甲烷的总量约为,1.8l0,16,m,3,，其含碳总量为石油、天然气和煤含碳总量的,2,倍，有专家乐观地估计，当全球化石能源枯竭殆尽，天然气水合物将成为新的替代能源。,第二章 常规能源,第三节 天然气,据估算天然气水合物中有机碳的总储量占地球上已知有机碳的一半以上,2026/2/9 周一,48,世界天然气水合物分布,海底,：大西洋海域的墨西哥湾、加勒比海、南美东部陆缘、非洲西部陆缘和美国东岸外的布菜克海台等，西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、日本海、苏拉威西海和新西兰北部海域等。,陆上,寒冷永冻土,：天然气水合物主要分布在西伯利亚、阿拉斯加和加拿大的北极圈内。,我国,：南海和东海的深水海底。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,49,2026/2/9 周一,50,2007,年,6,月,17,日，我国在,南海北部,成功钻获的天然气水合物实物样品“可燃冰”在广州亮相。,2026/2/9 周一,51,3,天然水合物研究现状,国外研究现状,20,世纪,60,年代末，,美国,在深海钻探中发现了海底,气水合物实物,，,原,苏联,发现了世界上第一个气水合物矿田,麦索亚哈气田,。,至,90,年代中期，,美、俄、荷、德、加、日,等诸多国家探测天然气水合物的目标和范围已覆盖了世界上几乎所有,大洋陆缘,的重要潜在远景地区，以及高纬度,极地永冻土地带,和,南极大陆及陆缘区,等。,世界上已调查发现天然气水合物的矿点有,100,多处。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,52,美国,：,1968,年在布莱克海脊实施了天然气水合物深海钻探，,第一次,在海底获得了气水合物,实物样品,。,1999,年，美国政府制定了,“国家甲烷水合物多年研究和开发项目计划”，,预期目标：,建立天然气水合物矿床气体,资源评价体系,；,发展,商业生产技术,；,了解和定量评价甲烷水合物在,全球碳循环,中的作用及其与,全球气候变化,的相关性；,解决水合物,工程技术,和,海底稳定性,问题。,目前，美国已经将天然气水合物的勘探与开发纳入其,国家发展计划,。计划到,2015,年实现,商业性开采,。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,53,日本,：,后来居上的天然气水合物调查研究,。,1974,年，日本地调所和通产省开始,地质与地球物理调查,。,1994,年，日本通产省、地质调查局，加上,10,家石油公司共同组织参加了,“天然气水合物研究及开发推进初步计划”，,年投入,3000,万美元,。,到,2000,年，,日本在,南海海槽静冈县御前崎近海计算了天然气水合物储量，达,7.4,万亿,m,3,，相当于日本,140,年消耗的天然气总量。,日本计划,2009-2014,年，进行海上天然气水合物,开发方法试验,，确定开发方案。,2015-2018,年，最终确定海上天然气水合物,商业开发计划,。第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,54,加拿大,：,天然气水合物调查研究新进展,从,1970,年代开始开展天然气水合物的先驱工作。,1992,年，成功在,北极地区,实施的一口科学探索井中，采集到,第一块永久冻土,中的,天然气水合物,。,1993,年通过大洋钻探 在海域发现天然气水合物。,在太平洋胡安一德富卡洋中脊斜坡区，水合物评价储量,1800,亿,t,油当量。,2003,年,设立新的天然气水合物调查和开发项目，特别注重天然气水合物开发的潜在利益，作为维持加拿大北部和海岸区经济发展的基础。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,55,其它国家,俄,罗斯学者估计，俄罗斯远东和南部海海底水合物藏中的可开采天然气达,1-5,万亿,m,3,。,印度,商界报,称,“,印度近海天然气水合物预计储量为,1,894,万亿,m,3,，是印度现有天然气资源的,1,900,倍。,”,2005,年，韩国政府启动“天然气水合物开发十年计划”，计划通过,10,年时间实现天然气水合物的商业性试开发。,欧盟拨出专款，研制天然气传感器和专用水合物取样工具，在北大西洋开展天然气水合物调查，查清资源量。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,56,我国研究现状,在,1980,年代末开始,关注,天然气水合物的研究。,1999,年起，国土资源部中国地质调查局系统开展了大量,调查研究,工作。,2002,年,，正式启动,国家级,的天然气水合物,资源调查,研究工作。,2004,年,5,月，中国科学院广州天然气,水合物研究中心,成立，为系统地研究天然气水合物奠定了基础。,2007,年,5,月，在南海北部,成功钻获天然气水合物,。初步预测，南海北部陆坡天然气水合物远景资源量可达,上百亿,t,油当量,。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,57,许志宏等,.,一种海底天然气水合物的开采方法及装置,2026/2/9 周一,58,4,天然水合物的开发引发的环境问题,影响,气候变化,天然气水合物,蕴藏量极大,，甲烷的吞吐量也极大，是地圈浅部一个,不稳定的碳库,，是,全球碳循环,中的一个重要环节，在岩石圈与水圈、气圈的,碳交换,中起重要作用。,甲烷,全球变暖潜力指数,（,GWP,）按摩尔数是,CO,2,的,3.7,倍，按重量是,CO,2,的,10,倍，是一种重要的温室气体。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,59,潜在,地质灾害,因素,天然气水合物在自然界中,极不稳定,，温压条件的微小变化就会引起它的分解或生成。一旦分解，会产生大量的气体，使,地层结构和固结程度,发生变化。,地层压力一旦发生不均衡，很有可能在斜坡部位造成,滑塌构造,，或引起局部的,地震,，还有可能造成,海啸,，是海底,电缆,的铺设和保养，,海洋石油天然气,钻探工程，,海洋渔业,的安全，以及未来海底跨海岛、跨大洋的,海底隧道,的建设的潜在地质灾害因素。,第二章 常规能源,第三节 天然气,2026/2/9 周一,60,