石油 天然气的性质(3)

以溶解状态存于储层内的原油中。“水溶气”指在原始储层条件下，天然气体溶解于储层内的边水或底水中。“凝析气”指在原始地层条件下，天然气以自由相存在，但当地层压力降到露点压力以下时，有反凝析现象产生。对非常规的天然气类型，在我国仍属潜在的领域。但煤层气，也称煤矿瓦斯气，从已经进行的研究和预测表明具有巨大的潜力，90年代以来，我国已程度不等地启动了工作，成为勘探开发着力开拓的领域。

烃类天然气以甲烷（CH4）气为主，并含有总量不多、各自数量不等的重烃（C2—C5） 气。其中非烃气以氮（N2）、二氧化碳（CO2） 、硫化氢（H2S） 气较为常见。另外，天然气中还含有一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、氢（H2）、汞（Hg）以及氦（Ｈe）、氖（Ne）、氩（Ar）、氙（Xe）及氡（Rn）等痕量至微量的惰性气体。

烃类天然气的元素组成与石油相似，碳占65%～80%，氢元素占12%～20%，H/C 原子比在4～5之间。一般甲烷占总量的85%以上，乙、丙烷较常见，约占2%～12%左右，丁烷以上含量较少。根据天然气中重烃（C2以上）的含量，把天然气分为干气（贫气）和湿气（富气）。重烃含量高于或等于5%的定为湿气，含量低于5%的定为干气。四川盆地所产天然气多属干气，其甲烷含量多超过95%。湿气多与原油共存，也常被称为伴生气。湿气中的乙烷、丙烷、丁烷在增压后又可变为液态，故也被称为液化石油气。不同地区天然气的成分

不尽相同，往往随地而异，即使同一个油气田或油气田内的不同层位，也有所变化，有的甚至差异较大。

(四) 天然气的物理性质

天然气是无色、无味的气体。当天然气中混有硫化氢气时，就会出现强烈的刺鼻臭味。其重要物理性质还包括：

1) 密度 天然气密度是指单位体积气体的重量，以kg/m3表示。天然气是多组分的混合物,各组分的密度也不相同。在地面标准状态下,天然气混合物的密度一般为0.7～0.75kg/m3，随重烃含量增多密度增大。某些油田伴生气,其密度可达1.5kg／m3。密度随压力增高而增大,随温度增高而变小。

天然气的相对密度是指相同温度、压力（如15.6℃、101 325Pa 或20℃、101 325Pa ）条件下,天然气密度与空气密度的比值。天然气混合物一般在0.56～1.0之间。

2） 天然气的粘度 粘度是指气分子内部质点运移的摩擦阻力，是研究气体的运移、评价开采、集输条件的重要参数，常用动力粘度（绝对粘度）表示，单位采用mPa·s。也可用运动粘度，即动力粘度与密度的比值，单位以mm2/s表示。粘度大小与化学组成及其所处环境

有关。在标准状况下，分子量增加，粘度变小，温度升高粘度增大。在压力较高的条件下，压力增高粘度增大。

3） 天然气压缩性和溶解性 天然气是可压缩的。同体积的天然气，在地面与地下密度不同，重量也不同。天然气具有溶于水和石油这两类不同液体的能力，但易于与石油互溶而与水则不易互溶。如甲烷，在原油中的溶解系数为0.3，而在水中的溶解系数仅0.033，两者可相差达一个数量级。影响天然气溶解性的主要因素是压力，而温度对天然气的溶解力的影响则比较复杂。

（五） 石油、天然气的热值

热值系指单位重量燃料燃烧时所产生的热量，是评价燃料质量的重要指标，单位以MJ／kg表示。平均低位发热量,石油为41.87MJ/kg，天然气为38.97MJ/kg,原煤为20.93MJ/kg。国际上多以标准燃料应用的基热值（标准煤当量）29.27MJ/kg计量。石油、天然气折算标准燃料系数分别为1.4286和1.33 。

（六） 石油、天然气的差别

石油、天然气在元素组成、结构形式以及生成的原始材料和时序等方面，有其共性、亲缘性，也有其特性、差异性。

在化学组成的特征上，天然气分子量小（小于20），结构简单，H/C原子比高（4～5），碳同位素的分馏作用显著。石油的分子量大（75～275） ，结构也较复杂，H/C 原子比相对低（1.4～2.2），碳同位素的分馏作用比天然气弱。

在物理性质方面，天然气基本是只含有极少量液态烃和水的单一气相；石油则可包容气、液、固三相而以液相为表征的混合物。天然气密度比石油小得多，既易压缩，又易膨胀。在标准条件下，天然气粘度仅n×10-2～10-3mPa·s，而石油粘度为n～n×10-3mPa·s，相差几个数量级。天然气的扩散能力和在水中的溶解度均大于石油。

在生成的条件方面，天然气比石油宽。天然气既有有机质形成，也有深成无机形成；沉积环境以湖沼型为主；生气母质以腐殖型干酪根（Ⅲ型）为主，生成的温度区间较宽，在浅部低温下即开始生成生物气；在中等深度（温度多数在65～90℃）范围内，发生的有机质热降解作用而大量生成石油的“液态窗”阶段，也可伴之生成；在深部高温条件下有机质裂解则又主要是生成天然气。天然气对储集层的要求也比石油要宽，一般岩石的孔隙度为10%～15%，渗透率在1×10-3～5×10-3μm2也可成藏。而由于天然气的活泼性，则对盖层的要求比石油严格得多。因此，天然气分布的领域要比石油广,产出的类型、贮集的形式也比石油多样，既有与石油聚集形式相似的常规天然气藏，

如构造、地层、岩性气藏等,又可形成煤层气、水封气、气水化合物以及致密砂岩、页岩气等非常规的天然气藏。煤层既是生气源岩又是储集体的煤层气藏已成为很现实的类型。

“世界上已探明的天然气储量中，约有90%都不与石油伴生，而是以纯气藏或凝析气藏的形式出现，形成含气带或含气区。这说明天然气地质与石油地质虽然有某些共同性，也有密切的联系，但天然气毕竟有它自身发生、发展、形成矿藏的地质规律”（包茨，1988）。

由于天然气具有的一些特性，因而在理论研究、资源评价以及勘探技术方法和开采方式上与石油也不尽相同，需要发展一些具有针对性的工作方法和技术系列，以适应今后将不断扩大的天然气资源开发的需要。

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