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1、油气基础知识 一 原油的外观及组成 在地下构造中及常温常压下均呈液态 且 以烃类化合物为主的可燃液体称为石油 加工提炼前称为原油 第一节 原油 一 原油的外观性质 大部分原油呈黑色或深棕色 有特殊气 味 不溶于水 且比水稍轻的粘稠液体 各类原油的主要外观性质 性状 影响因素常规原油特殊原油我国原油 颜色 胶质和沥青质含量越 多 石油的颜色越深 大部分石油是黑 色 也有暗绿或 暗褐色 显赤褐 浅黄 色 甚至无色 四川盆地 黄绿色 玉门 黑褐色 大庆 黑色 相对密度 胶质 沥青质含量多 石油的相对密度就 大 一般在0 80 0 98之间 个别高达1 02 或低到0 71 一般在0 85 0 95之
2、 间 属于偏重的常 规原油 流动性 常温下石油中含蜡量 少 其流动性好 一般是流动或半 流动状的粘稠液 体 个别是固体或 半固体 蜡含量和凝固点偏 高 流动性差 气味 含硫量高 臭味较浓有程度不同的臭味含硫相对较少 气 味偏淡 二 原油的组成 按元素组成 原油主要由碳 氢两种元素 以及硫 氮 氧及一些微量金属 非金属 元素 Fe Cu P Si等 组成 原油中元素组成的质量分数 原油元素组成常规原油中元素含量 特殊原油我国原油 主要元素 C H C 83 87 H 11 14 合计 96 99 H C原子比高 油 品轻油收率高 少量元素 S N O S 0 06 0 8 N 0 02 1 7
3、O 0 08 1 82 合计 1 4 委内瑞拉 博斯 坎 原油含硫 量高达5 7 阿尔及利亚原 油含氮量高达 2 2 含S量偏低 多数 0 3 微量金属 非 金属元素 Fe Cu P Si等30 余种 金属元素和非金属元素 含量甚微 大约在 10 6 10 9级 大多数原油Ni多 V少 按化合物组成 原油由C H元素构成的 烃类化合物 S N O等元素构成的非烃类 化合物 石油中的烃类主要是由烷烃 环烷烃 芳香烃这三种烃类构成 同时含有少量的烯 烃 炔烃等不饱和烃 非烃化合物在石油馏分中的分布是不均 匀的 大部分集中在重质馏分和残碴油中 有含硫化合物 含氮化合物 含氧化合物 胶状沥青状物质等
4、二 原油的分类 1 工业分类法 按密度 含硫量 含蜡量 胶质含量分类 2 化学分类法 特性因数分类法 由原油的沸点和相对密 度组成的参数进行分类 关键馏分分类法 取250 275 和395 425 两个馏分段 测密度 确定属性 分 类 三 原油的质量技术要求 根据不同类别的原油 质量技术要求有 含水量 含盐量 饱和蒸汽压 第二节 天然气 一 天然气的定义 天然气 在不同地质条件下生成 运移并 以一定压力储集在地下构造中 以碳氢化 合物为主的可燃性烃类气体 含碳和氢两种元素的有机化合物称为碳氢 化合物 又称为烃 碳氢化合物种类极多 一般以分子中含碳 原子的多少为排列顺序 烃类化合物 烷烃 通式C
5、nH2n 2 常温常压下 C1 C4的烷烃为气体 C5 C16 为液体 C原子数目16以上 是固体 除C1 C2是无色无味气体外 其它易挥发的低 分子烷烃具有汽油味 碳数多的高分子烷烃无气味 挥发性很小 在一般条件下 烷烃的化学性质很不活泼 不 易与其它物质发生反应 燃烧性能好 二 天然气的组成 天然气的成分因地而异 大部分为 甲烷 其次 乙烷 丙烷 丁烷等 少量非烃气体 如氮气 硫化氢 一氧 化碳 二氧化碳 水气 氧 氢 不饱和 烃 芳烃 低级含硫有机化合物 硫醇 硫醚 二硫化碳等 和微量惰性气体氦 氩等 一 甲烷的分子结构 1 甲烷的分子式是 CH4 2 甲烷的分子结构 甲烷分子结构 示意
6、图 科学实验证明 甲烷分子呈正四面体结构 碳原 子位于正四面体的中心 四个氢原子位于正四面体 的顶点上 二 甲烷的物理性质 通常情况下 甲烷是一种无色无味的气体 密度是0 717g L 标准状况 比空气轻 甲烷极难溶于水 甲烷在自然界中的存在 池沼的底部 沼气 油田 气和煤矿坑道 坑气 瓦斯 天然气 一般含CH4 80 97 三 甲烷的化学性质 甲烷的氧化反应 甲烷是一种很好的燃料 在空气中 容易燃烧生成二氧化碳和水 同时放出 大量的热 三 天然气的分类 1 油田伴生气 气田气 凝析气田气 根据矿场特点来区分 油田伴生气 与原油共生 开采原油时伴生气 与原油同时被采出 气田气 从气井中开发出来
7、 主要成分甲烷 少量乙烷 丙烷 丁烷及非烃气体 凝析气田气 凝析气田开采出来 成分除了甲 烷 乙烷 还有一定数量的丙烷 丁烷 戊烷及 戊烷以上的烃类 2 干气和湿气 根据天然气中烃类含量多少来区分 干气 贫气 甲烷含量高于90 天然 汽油 戊烷以上组分 含量低于10mL m3的 天然气 湿气 富气 甲烷含量低于90 天然 汽油 戊烷以上组分 含量高于10mL m3的 天然气 3 酸性天然气和洁气 根据天然气中含硫量的多少区分 酸性天然气 天然气中含硫化氢和二氧 化碳气体超过20mg m3 需进行净化处理才 能达到管输标准 洁气 硫化氢和二氧化碳气体含量甚微 不需净化的天然气 四 天然气的主要物
8、理 化学性质 1 天然气的相对分子质量 天然气的视相对分子质量 M 天然气的视相对分子质量 yi 天然气中组分i的摩尔分数 Mi 天然气中组分i的相对分子质量 2 密度 单位体积物质的质量 g 密度 kg m3 m 质量 kg V 体积 m3 气体的密度与压力 温度有关 在低温高压下与 压缩因子Z有关 天然气的视密度 天然气的视密度 kg m3 yi 天然气中组分i的摩尔分数 i 天然气中组分i在标准状态下的密度 3 相对密度 相同压力 温度下天然气的密度与干燥空气密度的 比值 S 空 S 天然气相对密度 天然气视密度 kg m3 空 标准状态下空气密度 1 293 kg m3 4 粘度 粘度
9、 气体分子之间存在摩擦力 气体内部 相对运动 内摩擦力 内部阻力 粘度越大 内部阻力越大 流动困难 粘度就是气体流动的难易程度 快层 慢层 流向 内摩擦力 粘度使天然气在地层 井筒和地面管道中流动时产 生阻力 压力降低 天然气的粘度与其组分的相对分子质量 组成 温 度及压力有关 低压条件 压力变化对粘度影响不明显 温度 升高 粘度增大 相对分子质量增大 粘度减小 高压条件 压力增大 粘度增加 温度增高 粘度减小 相对分子质量增大 粘度减小 5 临界温度和临界压力 临界温度 每种气体要变成液体 都有一个特 定的温度 高于该温度时 无论加多大的压力 气体也不能变成液体 临界压力 当温度为临界温度时
10、 使气体压缩 成液体所需的压力 视临界温度 Tc 天然气各组分的临界温 度的加权平均值 视临界压力 pc 天然气各组分的临界压 力的加权平均值 气体的临界温度越高 越易液化 天然气的主要成分甲烷的临界温度很低 为 190 58K 故较难液化 而液化石油气的主要成分 是丙烷 369 82K 丁烷 425 18K 其临界 温度较高 故较易液化 6 天然气的热值 天然气是一种重要的燃料 其热值就是一项重要 的经济指标 热值定义 单位数量的天然气完全燃烧所释放的 热量 汽化热 天然气燃烧时生成水 并被汽化 由液 态变成气态时 所吸收的热量 高热值 全热值 将汽化热计算在内的热值 低热值 净热值 不计算
11、汽化热的热值 7 天然气的含水量 1 天然气的含水量 指天然气中水蒸气的含量 与温度 压力 气体组成有关 1 天然气的湿度 天然气含水量 绝对湿度 e 每立方米天然 气中所含水蒸气的克数 kg m3 天然气的饱和含水量es 一定压力 温度下 每立方米天然气中含有最大水蒸气克数 相对湿度 一定的压力和温度下 天然气的含 水量 绝对湿度 与饱和含水量的比值 e es 天然气的水露点 一定压力条件下 天然气为 水蒸气所饱和时的温度 天然气中含有一定量的水蒸气 当温度下降或压 力升高到一定数值时 天然气中水蒸气开始凝析 出来 此时该天然气为水蒸气所饱和 另一说法 一定压力下 天然气中刚有一滴露珠 出现
12、时的温度 天 然 气 的 饱 和 含 水 量 压力相同时 温度越高 含水量越高 温度相同时 压力越高 含水量越低 天然气中重烃 杂质含量以及地层水的含 盐量会影响天然气的饱和含水量 8 天然气的爆炸限 天然气爆炸 在一瞬间产生高温 高压的燃烧过 程 天然气与空气以一定比例组成的混合气体 在封闭 的系统中 遇明火就发生爆炸 可能发生爆炸的最低浓度 爆炸低限 可能发生爆炸的最高浓 度 爆炸高限 低限和高限之间的浓度 范围 爆炸界限 爆炸限与混合气体的压 力及温度有关 压力 1 01 105Pa 体积爆炸限 15 15 105 8 17 505 7 29 5 1255 7 45 4 五 天然气的质量
13、技术要求 高位发热量 一定体积或质量的天然气 所发出的热能 含汽化热 总硫含量 硫化氢含量 二氧化碳含量 水露点 天然气为水蒸气所饱和时的温 度 项目一类二类三类 高位发热量 MJ m3 大于31 4 总硫 mg m3不大于100不大于200不大于460 硫化氢 mg m3不大于6不大于20不大于460 二氧化碳 V V 不大于3 0 水露点 在天然气交接点的压力和温度条件下 天 然气的水露点应比最低环境温度低5 六 天然气加工的主要产品 天然气加工的主要产品主要有 液化天然 气 天然气凝液 液化石油气 天然汽油 压缩天然气等 1 液化天然气 液化天然气 LNG liquefied Natur
14、al Gas 是由天然气液化制取的 以甲烷为主 的液烃混合物 液化天然气的体积为其气体体积 101 325kPa 20 的1 625 有利于输送和 储存 天然气液化几乎是跨越海洋运输天然气的 主要方法 2 天然气凝液 天然气凝液 NGL Natural Gas Liquids 是指从天然气中回收到的液烃混合物 包 括乙烷 丙烷 丁烷及戊烷以上烃类等 天然气凝液可进一步分离出乙烷 丙烷 丁烷和天然汽油等 3 液化石油气 液化石油气 Liquefied Petroleum Gas 简称LPG 是以C3 C4为主的烃类混合物 常温常压下是气体 在常温或低温下施加 至一定压力时 转变为液态 卸压后又能
15、 变成气体 丁烷 丙烷 液化石油气的来源主要有两种 从天然气或油田伴生气中回收 轻烃回收 C3 C4等组分 原油二次加工过程中产生的石油分解产物 4 天然汽油 天然汽油是指天然气凝液经过稳定后得到 以戊烷C5H12及更重的烃类为主 戊 烷 5 压缩天然气 压缩天然气 CNG Compressed Natural Gas 是经过压缩的高压商品天然气 其主 要成分是甲烷 大多灌装在20 30MPa的气瓶中供汽车使用 人有了知识 就会具备各种分析能力 明辨是非的能力 所以我们要勤恳读书 广泛阅读 古人说 书中自有黄金屋 通过阅读科技书籍 我们能丰富知识 培养逻辑思维能力 通过阅读文学作品 我们能提高文学鉴赏水平 培养文学情趣 通过阅读报刊 我们能增长见识 扩大自己的知识面 有许多书籍还能培养我们的道德情操 给我们巨大的精神力量 鼓舞我们前进
