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天然气基础知识
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然
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识
天然气的基础知识
1. 天然气的特点与组成
天然气泛指自然界的一切气体，狭义则指采自地层的可燃气体。石油工业中称采自气田或凝析气田的可燃气体为天然气，又称气田气；在油田中与石油一起开采出来的可燃气体称为石油伴生气。
天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是可燃烃类气体，包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等，其中甲烷比例占绝对优势，例如我国四川气田天然气甲烷含量一般不低于90%，而陕甘宁气田则达95%左右。此外，还可能含有少量二氧化碳、硫化氢、氮气、水蒸气以及微量的氦、氖、氩等气体。在标准状况（0℃及101325Pa）下,甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液态。
2. 天然气的密度
单位体积气体的质量称为密度。气体的体积和压力与温度有关，说明密度时就必须指明它的压力、温度状态。例如空气在 P=101325pa，t=20℃时，密度 ρ ＝；在 P=101325pa，t=0℃时, ρ ＝。 如果不指明压力，温度状态，通常就是 指标准状态下的参数。
标准状态下，甲烷的密度为 kg/m3 ，空气的密度为 kg/m3 ，故甲烷的相对密度
　 ∆ *CH 4=/ =
天然气的相对密度一般为 ～，石油伴生气为 ～。
3. 天然气的粘度
当两层气体相对运动时，气体的分子之间不仅具有与运动方向一致的相对运动而造成的内摩擦，而且由于气体分子无秩序的热运动，两层气体分子之间可以互相扩散和交换。 当流动速度较快的气层分子跑到流速较慢的一层时，这些具有较大动能的气体分子，将 使较慢的气层产生加速的作用，反之流动速度较慢的气层分子跑进较快的气层时，
则对气层产生一种阻滞气层运动的作用，结果两层气体之间就产生了内摩擦。 温度升高，气体的无秩序热运功增强，气层之间的加速和阻滞作用跟着增加，内摩擦也就增加。所以，气体的粘度随着温度的升高而加大。
4. 天然气含水量(湿度 )
天然气在地层温度和压力条件下含有饱和水汽，天然气的水汽含水量取决于天然气的温度、压力和组成等条件。天然气含水量，通常用绝对湿度、相对湿度和水露点来表示。
天然气绝对湿度是指一立方米天然气中所含水汽的克数，单位可用g/m3表示。
天然气的饱和含水量是指在一定温度和压力下，天然气中可能含有的最大水汽量，即天然气与液态平衡时的含水汽量。
天然气相对湿度是指在一定温度和压力下，天然气绝对湿度和饱和含水量之比。
天然气水露点是指天然气在一定压力下析出第一滴水时的温度，即天然气饱和水汽量对应的温度。在GB 50251-2003 《输气管道工程设计规范》中作了明确规定：进入输气管道的气体水露点应比输送条件下最低环境温度低5℃
5. 天然气的热值
天然气作为燃料使用，热值是一项重要的经济指标。天然气的热值是指单位数量的天然气完全燃烧所放出的热量。天然气主要组分烃类是由炭和氢构成，氢在燃烧时生成水并被汽化，由液态变为气态，于是一部分燃料热能消耗于水的汽化。消耗于水的汽化的热叫汽化热（或蒸汽潜热）。将汽化热计算在内的热值叫高热值（全热值），不计汽化的热值叫低热值（净热值）。由于天然气燃烧的汽化无法利用，工程上通常使用
假如降低气体的压力而不释放气体的能量，而且气体是理想的，状态是绝热的，那么系统的总能量保持不变。也就是说，状态变化属于等焓变化，气体的温度也保持不变。然而假如上述变化的气体是真实气体，那么其容积变化将不同于理想气体的情况，其内能和温度将发生变化。气体在流道中经过突然缩小的断面（如管道上的针形阀、孔板等），产生强烈的涡流，使压力下降，这种现象称为节流。
节流效应又称为焦耳-汤姆逊效应。温度下降的数值与压力下降数值的比值称为节流效应系数，又称焦耳-汤姆逊效应系数。
节流效应系数的意义是：下降单位压力时的温度变化值。它随压力、温度而变。
在气田上，压力较高，天然气的节流效应系数一般为 3～4℃/ MPa 。干线输气管道上，压力较低，一般为 ～℃/ MPa 。
从地层中开采出来的天然气往往含有砂和混入的铁锈等固体杂质，以及水、水蒸气、 硫化物和二氧化碳等有害物质。
砂、铁等尘粒随气流运动，磨损压缩机、管道和仪表的部件，甚至造成破坏。有时 还会积聚在某些部位，影响输气的正常进行。水积聚在管道低洼处，减少管道输气截面， 增加输气阻力。水又能在管内壁上形成一层水膜，遇酸性气体（ H 2 S 、 CO2 ）等形成 酸性水溶液，对管内壁腐蚀极为严重，是造成输气管道破坏的重要原因之一。水在一定 温度和压力条件