天然氣工程-緒論

1為什么要學(xué)習(xí)天然氣工程為什么要研究天然氣工程第一章天然氣工程緒論劉建儀2第一節(jié)天然氣將是第四個(gè)能源時(shí)代一、能源問(wèn)題事關(guān)重大能源是人類生存繁衍的基本條件和生物進(jìn)化的關(guān)鍵因素科技發(fā)展要求能源優(yōu)質(zhì)化環(huán)保要求能源優(yōu)質(zhì)化可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)推動(dòng)了天然氣和不含碳的H2等可再生能源走上歷史舞臺(tái)中國(guó)是一個(gè)人均能源不足的國(guó)家，能源問(wèn)題的現(xiàn)狀和未來(lái)已引起國(guó)家高層領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)注3二、超前思維，尋找未來(lái)能源太陽(yáng)能：英國(guó)BP和殼牌石油公司，中國(guó)海洋能核能：核電在未來(lái)可能擔(dān)當(dāng)可持續(xù)發(fā)展能源的主角，除發(fā)電外還可用于城市供熱水力發(fā)電全球水資源39784.5×1012Wh經(jīng)濟(jì)可開(kāi)發(fā)資源964.1×1012Wh中國(guó)水電設(shè)備總?cè)萘?50.07×108W占總電量23.5％煤煤的深度加工、液化、氣化潔凈燃燒技術(shù)4三、天然氣將是繼薪柴、煤炭和石油

之后的第四個(gè)能源時(shí)代天然氣熱效率高，環(huán)境效益好，發(fā)展利用天然氣成為當(dāng)今世界能源發(fā)展的潮流19世紀(jì)煤炭為主要能源20世紀(jì)石油替代煤炭成為世界第一能源21世紀(jì)天然氣將是主要能源

2010年，天然氣在能源結(jié)構(gòu)中可能超過(guò)煤炭2020年，可能超過(guò)石油，成為第一能源世界能源發(fā)展的總趨勢(shì)是向低碳化方向發(fā)展，最終向無(wú)碳化發(fā)展5第二節(jié)我國(guó)石油天然氣發(fā)展戰(zhàn)略一、我國(guó)油氣勘探成果和面臨的挑戰(zhàn)（一）我國(guó)54年油氣勘探成果石油方面：發(fā)現(xiàn)576個(gè)油田勘探石油地質(zhì)儲(chǔ)量：225.6×108t可采儲(chǔ)量：63.4×108t天然氣方面：發(fā)現(xiàn)193個(gè)氣田探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量：4.4937×1012m3可采儲(chǔ)量：2.5704×1012m32000年三大公司上游利潤(rùn)：1148億元占全國(guó)國(guó)有企業(yè)、國(guó)家控股企業(yè)利潤(rùn)45%6剩余可采儲(chǔ)量資源量：150×108t，人均12t/人，世界68t/人人均探明地質(zhì)儲(chǔ)量：4.8t/人，世界的1/10

人均可采儲(chǔ)量：1.9t/人，世界的1/12全國(guó)油田總體上已進(jìn)入高含水期

平均含水率84.2%。大慶油田5000萬(wàn)噸以上產(chǎn)量穩(wěn)定了27年，現(xiàn)已開(kāi)始遞減，今后每年降150～200×104t1993年起石油進(jìn)口量>出口量

2002年進(jìn)口量7185×104t，已占全國(guó)消費(fèi)量30%，花費(fèi)外匯142×108美元（二）面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)危機(jī)！7二、我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源供需矛盾（一）2020年中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源需求2020年的目標(biāo)，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）要翻兩番，將達(dá)到4萬(wàn)億美元按GDP與石油消費(fèi)量比例2020年石油消費(fèi)量達(dá)8×108t，大力提倡節(jié)油，力求控制在4～4.3×108t81、中國(guó)石油生產(chǎn)前景預(yù)計(jì)全國(guó)石油資源量：940×108噸可采資源量：110～140×108噸2000年全國(guó)原油產(chǎn)量：1.65×108噸2010年1.75×108噸2020年1.60×108噸2020年石油消費(fèi)量4～4.3×108t，使上勁，國(guó)內(nèi)僅能產(chǎn)1.6×108t，達(dá)到40%左右的自給程度石油安全問(wèn)題更加突出（二）我國(guó)未來(lái)石油天然氣可供性分析危機(jī)！92、中國(guó)天然氣生產(chǎn)前景預(yù)計(jì)

億m3年危機(jī)！10常規(guī)天然氣可采資源量10~14.7×1012m32000年已探明可采儲(chǔ)量1.6×1012m32000年全國(guó)天然氣產(chǎn)量262×108

m3天然氣將進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期2010年年產(chǎn)量800×108

m32020年1200×108

m3最高年產(chǎn)量將達(dá)到1200~1400×108

m3中國(guó)煤層氣儲(chǔ)量也較豐富天然氣水合物和其它形式非常規(guī)天然氣尚未評(píng)價(jià)2、中國(guó)天然氣生產(chǎn)前景預(yù)計(jì)11能源發(fā)展方針引導(dǎo)和適當(dāng)控制石油消費(fèi)積極發(fā)展新能源、可再生能源和熱電聯(lián)產(chǎn)大力開(kāi)發(fā)煤炭?jī)艋透咝Ю眉夹g(shù)將節(jié)能作為長(zhǎng)期國(guó)策能源發(fā)展方案設(shè)想2020年油氣在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中比重達(dá)到35％左右石油大體控制在4～4.3×108噸，天然氣3000～3500×108m3（三）我國(guó)能源發(fā)展思路12三、我國(guó)石油天然氣發(fā)展戰(zhàn)略一個(gè)目標(biāo)兩個(gè)立足點(diǎn)三方面調(diào)整四項(xiàng)基本政策措施131、一個(gè)目標(biāo)

利用全球經(jīng)濟(jì)一體化，積極發(fā)展石油天然氣生產(chǎn)和貿(mào)易，力爭(zhēng)2020年石油天然氣在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占35％左右。142、兩個(gè)立足點(diǎn)立足于國(guó)內(nèi)和國(guó)際兩個(gè)市場(chǎng)，兩個(gè)油氣資源國(guó)內(nèi)資源2020年國(guó)內(nèi)石油自給率不足40％2020年天然氣自給率45％力爭(zhēng)2001~2020年新增可采儲(chǔ)量30~35億噸國(guó)際資源利用中東和周邊國(guó)家（中東、中亞、俄羅斯等油氣資源占國(guó)際總資源70％）153、三方面調(diào)整布局調(diào)整：穩(wěn)定東部、發(fā)展西部、加快海上東部地區(qū)原油產(chǎn)量將呈下降趨勢(shì)西部地區(qū)和海域?qū)⒊史€(wěn)步上升趨勢(shì)天然氣以西部和海洋為主，2020年天然氣產(chǎn)量1000億m3產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整管理方式調(diào)整：公有制、非公有制經(jīng)濟(jì)成分并存164、四項(xiàng)基本政策措施積極促進(jìn)國(guó)際能源與經(jīng)濟(jì)合作，建立中亞、俄羅斯和東亞的能源合作體系充分利用和適當(dāng)保護(hù)國(guó)內(nèi)油氣資源，建立以國(guó)家和企業(yè)并重的石油商業(yè)儲(chǔ)備制度積極開(kāi)展煤層氣、天然氣水合物等新礦物能源研究積極鼓勵(lì)和支援國(guó)內(nèi)石油、非石油企業(yè)參與國(guó)際石油市場(chǎng)投資17第三節(jié)我國(guó)天然氣工業(yè)現(xiàn)狀一、我國(guó)天然氣資源現(xiàn)狀（1）我國(guó)陸地和海洋大陸沉積巖面積大有280個(gè)中新生沉積盆地，3個(gè)古生界沉積巖分布區(qū)我國(guó)油氣資源潛力很大石油探明程度只有1/4，天然氣也只有6—7%（2）儲(chǔ)采比大幅改善，為氣田開(kāi)發(fā)上產(chǎn)提供了儲(chǔ)備96年底陸上儲(chǔ)采比達(dá)50:198年儲(chǔ)采比高達(dá)70:118二、天然氣發(fā)展現(xiàn)狀（1）已開(kāi)發(fā)氣田生產(chǎn)穩(wěn)定，天然氣產(chǎn)量穩(wěn)步上升

中油集團(tuán)至1998年底建成產(chǎn)能218×108m3，生產(chǎn)天然氣194.7×108m3，僅為產(chǎn)能的68.8%（2）建成區(qū)域管網(wǎng)，為市場(chǎng)開(kāi)拓奠定了基礎(chǔ)中油集團(tuán)建成輸氣管線9972km，三類區(qū)域性管網(wǎng)環(huán)形管網(wǎng)：川渝地區(qū)連接成都、重慶等地、市放射形管網(wǎng)：陜甘寧氣區(qū)，包括陜京長(zhǎng)輸管線、靖邊—西安、靖邊—銀川輸氣管線油田區(qū)域性管網(wǎng)，如：大慶朝陽(yáng)溝—哈爾濱、華北永清—北京、鄯善—烏魯木齊、彩南—石西—克拉瑪依、塔中—輪南等西氣東輸工程，陜京復(fù)線

（3）我國(guó)天然氣前景看好發(fā)展?jié)崈籼烊粴饽茉?，成為我?guó)重要的戰(zhàn)略任務(wù)廣闊的市場(chǎng)將帶來(lái)良好的發(fā)展機(jī)遇2010年天然氣需求量：長(zhǎng)江三角洲、環(huán)渤海灣、中南、中西部和川渝等地區(qū)655×108m3；全國(guó)總需求量：1000×108m3儲(chǔ)量增長(zhǎng)潛力大中油集團(tuán)年均新增儲(chǔ)量：1300—1800×108m3；在2015年探明儲(chǔ)量增長(zhǎng)將達(dá)到高峰

我國(guó)中西部地區(qū)天然氣資源豐富。20第四節(jié)我國(guó)天然氣開(kāi)發(fā)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀氣藏類型典型氣田儲(chǔ)量比例氣藏特點(diǎn)所需技術(shù)水驅(qū)氣藏威遠(yuǎn)氣田35％邊水指進(jìn)、底水錐進(jìn)和縱竄排水采氣、地質(zhì)認(rèn)識(shí)、水平井采氣淺層氣藏澀北1號(hào)氣田14％出砂流固耦合滲流理論、出砂控制異常高壓克拉2氣田18.5％易進(jìn)噴、氣體流速高、溫度壓力高井控、采氣設(shè)備與控制、高溫高壓測(cè)試含硫氣田渡口河氣田10％硫的泄漏、硫?qū)υO(shè)備的腐蝕防腐和密封技術(shù)、凈化技術(shù)凝析氣藏板橋氣田21.5％提高凝析油采收率、氣液兩相滲流循環(huán)注氣技術(shù)、氣液兩相滲流理論低滲氣藏長(zhǎng)慶氣田31.5％非均質(zhì)、低滲透、低產(chǎn)能、低效益改造、氣層識(shí)別、儲(chǔ)層橫向預(yù)測(cè)、水平井深層氣藏柯克亞氣田48％氣藏難識(shí)別、壓力敏感變形介質(zhì)滲流理論一、我國(guó)氣藏開(kāi)發(fā)所需技術(shù)21二、技術(shù)特點(diǎn)總結(jié)（1）我國(guó)氣田、凝析氣田開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)中小型氣田居多近年南海西部、塔里木、陜甘寧發(fā)現(xiàn)大氣田氣田埋藏深3000—6000m之間，深層氣藏開(kāi)發(fā)占主導(dǎo)地位，開(kāi)采難度大天然氣儲(chǔ)層多屬于中、低滲透儲(chǔ)層儲(chǔ)層非均質(zhì)明顯，孔隙度低，連通性差，水敏、酸敏性突出，水鎖賈敏效應(yīng)嚴(yán)重自然產(chǎn)能低要達(dá)到經(jīng)濟(jì)、有效地開(kāi)發(fā)，必須進(jìn)行氣層改造22（2）水驅(qū)氣藏占相當(dāng)比例

這一問(wèn)題在四川氣田尤為突出，據(jù)已投入的73個(gè)氣田不完全統(tǒng)計(jì)，水驅(qū)氣田占總數(shù)的85%，出水井?dāng)?shù)在44%以上（3）凝析氣田獨(dú)具特色

凝析油含量多為中偏低，回注干氣處于經(jīng)濟(jì)極限邊緣；最大反凝析量小于臨界流動(dòng)飽和度，滯留地層很難流動(dòng)；反凝析液損失率超過(guò)50%；同一油區(qū)內(nèi)，凝析氣藏常帶油環(huán)，或?yàn)槟鰵忭斢筒?，增加了開(kāi)發(fā)難度和復(fù)雜性23第五節(jié)世界天然氣工業(yè)新形勢(shì)一、世界天然氣資源世界天然氣探明和未探明的資源量：400×1012m3俄羅斯探明儲(chǔ)量最大48.14×1012m3，占世界總儲(chǔ)量32.1%美國(guó)探明儲(chǔ)量雖僅4.74×1012m3，但有超過(guò)10×1012m3非常規(guī)氣源（低滲砂巖、頁(yè)巖和煤層中的氣）美國(guó)產(chǎn)量最大5556×108m3，占世界總產(chǎn)量22.9%世界2000年總產(chǎn)氣量2.4223×1012m3世界2001年總儲(chǔ)量150.19×1012m324全球煤層氣可能超過(guò)210×1012m3有一種潛在的天然氣資源—甲烷水合物最近公布數(shù)字相差幅度縮小，在3000×1012～30000×1012m3之間美國(guó)資源量9000×1012m3，主要在阿拉斯加海上25二、世界天然氣市場(chǎng)10×108人口生活在工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)消耗了世界60%能源北美占31%，獨(dú)聯(lián)體國(guó)家占27%，歐洲占20%氣代煤、氣代油成為趨勢(shì)。2020年達(dá)4.59×1012m3天然氣供需市場(chǎng)南北美洲主要在地區(qū)內(nèi)平衡俄羅斯主要提供歐洲非洲產(chǎn)氣國(guó)主要有阿爾及利亞、尼日利亞、埃及和利比亞，這些國(guó)家有管道通歐洲亞洲產(chǎn)氣國(guó)主要有印度尼西亞、馬來(lái)西亞、文萊，還有澳大利亞。出口對(duì)象：日本、韓國(guó)和臺(tái)灣地區(qū)，主要以LNG形式26三、天然氣的輸送管道輸送較多的是采用管道輸送LNG

甲烷在-162℃下液化成LNG，用絕熱油槽運(yùn)到用戶處港口，重新氣化以電輸送在產(chǎn)地發(fā)電，將電輸給用戶氣體轉(zhuǎn)化液體輸送液體產(chǎn)品27四、天然氣應(yīng)用1、發(fā)電天然氣用量最大的領(lǐng)域—發(fā)電、高能耗工業(yè)（鋼鐵、玻璃工業(yè)等）、取暖和家用燃料隨著“聯(lián)合循環(huán)氣體透平”（CCGT）技術(shù)發(fā)展，用天然氣發(fā)電增長(zhǎng)速度很快2、合成氣（GTP,GastoProducts）天然氣制H2合成氣生產(chǎn)化肥（合成氨）尿素合成氣生產(chǎn)甲醇、甲醛、甲酸、DME（二甲基醚）很可能會(huì)替代柴油燃料3、GTL(GastoLiquid)到2020年將有20套GTL裝置，生產(chǎn)約50Mt/a油，目前建一套2.0Mt/a裝置要投入10億美元28第六節(jié)課程性質(zhì)和學(xué)習(xí)要求完整的體系應(yīng)包括：定性和定量的氣藏描述氣體的容積性質(zhì)和相態(tài)性質(zhì)流體的滲流規(guī)律和氣藏?cái)?shù)值模擬相應(yīng)的鉆采工程措施合理的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和礦場(chǎng)集輸系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)資源和環(huán)境的保護(hù)1、是石油工程專業(yè)、油氣田開(kāi)發(fā)工程學(xué)科的一門重要和新興的綜合課