新员工培训之天然气基础知识

新员工培训之天然气基础知识演讲人：日期:目录CONTENTS01天然气概述02天然气形成与开采03物理化学特性04运输与储存方式05安全操作规范06主要应用领域天然气概述01定义与主要成分根据《石油天然气储量计算规范》（DZ/T0217-2005），常规天然气指天然存在于地层中的烃类和非烃类气体混合物，其在地层条件下呈气态或溶解状态，地面标准条件下仅以气态存在。烃类成分以甲烷为主（占比70%-90%），含少量乙烷、丙烷、丁烷等烷烃，非烃类包括硫化氢、二氧化碳、氮气及微量稀有气体（如氦气）。狭义定义与行业标准甲烷作为最短链烃，具有高热值（55.5MJ/kg）和低密度（0.717kg/m³），燃烧后主要生成二氧化碳和水，硫化物含量决定其环保性。临界温度-82.5℃使其在常温常压下难以液化，需高压或低温处理（LNG技术）实现储运。物理化学特性根据烃类含量可分为干气（甲烷占比＞95%）和湿气（含C2+重烃≥5%）；按非烃成分分为酸性天然气（H₂S/CO₂含量高）和洁气（杂质＜1%），需通过脱硫工艺满足管输标准。组分差异与分类依据010203常规天然气藏特征包括页岩气（吸附于有机质页岩纳米孔隙，需水平井压裂开采）、煤层气（吸附于煤基质表面，需排水降压解吸）、致密气（渗透率＜0.1mD，需体积压裂改造）。美国Barnett页岩气田和中国鄂尔多斯盆地苏里格气田为典型案例。非常规天然气对比生物成因与热成因生物成因气由微生物降解有机质生成（深度＜2000m，δ¹³C＜-55‰），如西西伯利亚北部气田；热成因气源于干酪根热裂解（深度＞3000m，δ¹³C＞-35‰），如波斯湾Khuff组气藏。赋存于孔隙性砂岩或碳酸盐岩储层中，依靠构造圈闭（背斜、断层）或地层圈闭形成气藏，渗透率＞1mD，可通过传统垂直井开发。典型代表如俄罗斯西西伯利亚盆地、中国四川盆地须家河组气藏。主要类型与来源全球能源结构地位2022年天然气占全球一次能源消费24%，年增速1.5%-2%，是增速最快的化石能源。国际能源署（IEA）预测2040年占比将升至26%，成为煤炭后第二大能源。消费占比与增长趋势俄罗斯（占全球储量18%）、伊朗（17%）、卡塔尔（13%）为储量前三；美国（23%）、俄罗斯（17%）、中国（6%）为产量前三。亚太地区进口依存度超40%，LNG贸易量年均增长6%。区域供需格局相比煤炭，燃气发电CO₂排放减少50%、氮氧化物90%、颗粒物99%。CCUS技术耦合可进一步降低碳强度，欧盟将天然气列为可持续金融分类法案（Taxonomy）过渡能源。低碳转型桥梁作用天然气形成与开采02天然气主要由古代海洋或湖泊中的浮游生物、藻类等有机质在缺氧环境下沉积，经过数百万年的高温高压作用，逐渐转化为烃类气体。这一过程涉及生物化学降解和热催化裂解两个关键阶段。有机质沉积与转化生成的天然气在渗透性岩层（如砂岩、碳酸盐岩）中迁移，并在具备盖层（如页岩、盐岩）的地质构造中聚集，形成可开采的气藏。圈闭类型包括构造圈闭、地层圈闭和复合圈闭。储层与圈闭形成天然气成藏需满足“生、储、盖、运、保”五大条件，即充足的烃源岩、良好的储集空间、有效的封盖层、畅通的运移通道及稳定的保存环境。成藏条件分析地质形成过程常规天然气开采技术垂直井与定向井技术通过钻探垂直井或定向井穿透气藏，利用自然地层压力或人工举升（如气举、电潜泵）将天然气输送至地面。定向井可提高单井控制范围，适用于复杂地质条件。地面集输系统开采后的天然气需经脱水（三甘醇吸收）、脱硫（胺法处理）等净化工艺，并通过管网输送至处理厂或用户端。系统需配置压缩机站以维持输送压力。完井与增产措施完井阶段采用套管固井和射孔技术确保井筒稳定性；增产措施包括水力压裂（针对低渗透储层）和酸化处理（溶解碳酸盐岩堵塞），以提升气井产量。非常规天然气开采技术通过水平井横向穿越页岩层，结合多级水力压裂技术（使用支撑剂和压裂液）创造人工裂缝网络，释放吸附于岩石中的天然气。关键技术包括“工厂化”作业模式。页岩气水平井与分段压裂通过垂直井或丛式井排采煤层中的地下水，降低储层压力使吸附态甲烷解吸。需长期监测产水量与气体组分，并配套瓦斯抽采安全措施。煤层气排水降压开采针对海底或冻土区的水合物藏，采用降压法（降低压力使水合物分解）或热激法（注入热介质）开采。目前处于试验阶段，需解决环境风险与商业化瓶颈。天然气水合物试采技术物理化学特性03无色无味气体天然气在纯净状态下为无色无味，但通常添加硫醇类物质作为臭味剂以便泄漏检测。密度与扩散性密度低于空气，泄漏后易向上扩散，需特别注意高空区域的安全监测。可压缩性与流动性高压下可压缩为液态（LNG），常温常压恢复气态，管道输送需控制压力与流速。组分复杂性主要成分为甲烷（70%-90%），含少量乙烷、丙烷及惰性气体，组分差异影响热值与处理工艺。基本物理性质高热值特性甲烷完全燃烧热值约35.8MJ/m³，高于煤炭和汽油，是高效清洁能源。燃烧产物清洁性燃烧后主要生成二氧化碳和水蒸气，硫化物和颗粒物排放极低，符合环保标准。爆炸极限范围与空气混合后爆炸极限为5%-15%，需严格控制浓度以避免爆燃风险。火焰传播速度甲烷火焰传播速度较慢（约0.34m/s），但需配合阻火器防止回火事故。燃烧特性与热值安全特性（易燃易爆性）自燃温度与点火能压力容器安全泄漏监测要求应急处理措施自燃温度约540℃，最小点火能仅0.28mJ，静电火花即可引发燃烧。需部署可燃气体探测器（如催化燃烧式传感器），实时监测浓度并联动报警系统。储运设备需符合ASME或GB标准，定期检测承压部件防止物理爆炸。泄漏时需切断气源、禁绝火源，使用氮气或干粉灭火器扑救，禁止直接用水降温。运输与储存方式04管道输送系统管道输送计划管理根据天然气供需动态制定输送计划，包括输气量调度、压力控制及应急调配方案，确保管道系统高效稳定运行，同时需结合季节用气峰谷差异优化资源配置。01管道输送技术管理采用SCADA（数据采集与监控系统）实时监测管道压力、流量及温度，结合泄漏检测技术（如光纤传感）预防安全事故，并应用内检测器（智能清管器）定期评估管道完整性。管道输送设备管理维护压缩机站、阀门、计量装置等关键设备，定期进行腐蚀防护处理（如阴极保护），确保设备在高压、低温等复杂工况下的可靠性。管道线路管理通过GIS系统监控管道沿线地质变化与第三方施工活动，实施高后果区（HCAs）风险管控，并建立管道保护法规合规性审查机制。020304液化工艺与环保特性通过低温（-162℃）常压液化技术将天然气体积缩小600倍，便于远洋运输；LNG燃烧后碳排放比煤炭低50%，且几乎无硫氧化物排放，是过渡性清洁能源的首选。产业链应用场景作为发电厂燃料可替代燃煤，减少大气污染；其组分甲烷可合成化肥、甲醇等化工原料，乙烷/丙烷经裂解后生成乙烯、丙烯，支撑塑料、合成纤维等工业链。超低温储运技术采用双层真空绝热储罐（如薄膜型或全容罐）及LNG运输船（配备再液化系统），确保运输过程中蒸发率低于0.1%/天，并配套气化站实现终端供气。LNG（液化天然气）技术123储气库与储罐设施地下储气库（UGS）功能利用枯竭油气田、盐穴或含水层构造储存天然气，调节季节性用气波动（如冬季供暖高峰），保障供气安全；全球UGS总容量超4000亿立方米，占年消费量11%以上。储气库运行机制注采周期分为注气期（夏季低需求时加压注入）和采气期（冬季高需求时提取），需动态平衡地层压力，防止气藏塌陷或气体泄漏。LNG储罐类型与安全设计地上全容罐采用9%镍钢内罐+预应力混凝土外罐，配备BOG（蒸发气）回收系统；地下储罐则依赖岩层保温，适用于地震带区域，泄漏风险极低。安全操作规范05泄漏检测与应急处置气体检测仪使用便携式气体检测仪是识别天然气泄漏的核心工具，需定期校准并掌握其报警阈值设定方法，检测时应覆盖管道接口、阀门及设备连接处等高风险区域。紧急疏散流程发现泄漏后立即启动应急预案，包括切断气源、禁止明火、开启通风系统，并按照疏散路线引导人员撤离至安全区域，同时上报调度中心。泄漏封堵技术针对不同泄漏场景（如管道裂缝、法兰松动），需熟练使用专业堵漏工具（如堵漏胶带、夹具），并配合惰性气体稀释降低爆炸风险。设备操作安全规程调压站操作规范操作前需检查压力表、安全阀状态，严格按步骤启停调压装置，避免压力骤升导致设备损坏；运行中需监控进出口压力差及流量数据异常。定期润滑轴承、更换过滤器滤芯，运行期间监听异响并记录振动数据，停机后必须排空残余气体并执行能量隔离（Lockout/Tagout）。严禁带压启闭阀门，操作时应使用防爆工具并站在侧位，避免阀杆断裂引发喷射伤害；长期未动的阀门需先进行松动测试。压缩机维护要点管道阀门操作禁忌呼吸防护设备选择作业人员需穿戴全棉防静电服及导电鞋，消除静电火花风险；进入防爆区域前需通过人体静电释放装置放电。防静电服装要求便携式报警器配置每位员工应随身携带四合一气体检测仪（检测甲烷、氧气、硫化氢、一氧化碳），报警时立即撤离并核查环境数据。在缺氧或高浓度天然气环境中必须佩戴正压式空气呼吸器（SCBA），并确保面罩气密性良好，备用气瓶压力不低于额定值的90%。个人防护装备使用主要应用领域06城市民用与商业天然气作为清洁能源广泛用于家庭烹饪、供暖及热水供应，具有热值高、燃烧稳定且污染物排放少的优势，显著提升生活品质并降低环境污染。居民生活用气商业设施供能公共建筑应用酒店、餐厅、商场等场所依赖天然气进行集中供暖、厨房烹饪及热水系统运行，其经济性和环保性优于传统燃煤或液化石油气。学校、医院等公共机构采用天然气分布式能源系统，实现高效热电联产，保障能源供应的同时减少碳排放。工业燃料与原料工业锅炉改造传统燃煤锅炉升级为燃气锅炉后热效率提升20%以上，且无需脱硫设备，大幅降低企业运营成本与环保合规压力。化工基础原料通过蒸汽重整等工艺将天然气转化为合成气（氢气和一氧化碳），进而生产甲醇、氨、尿素等化工产品，构成化肥与塑料产业链的核心环节。高温工艺燃料冶金、陶瓷、玻璃等行业需高温环境，天然气作为洁净燃料可替代重油或煤炭，降低硫氧化物和颗粒物排放，满足环保生产要求。天然气联合循环电站（CCGT）发电效率可达60%以上，启停灵活，作为电网调峰电源可有效平衡可再生能源波动性。燃气轮机发电液化天然气（LNG）作为重型卡车、船舶的替代燃料，碳排放量较柴油减少25%，且无硫化物排放，符合绿色交通发展趋势。LNG车船燃料工业园区或偏远地区采用天然气微型燃机或燃料电池发电，实现能源梯级利用，综合能源利用率超过8