一、天然氣成分
天然氣是以甲烷為主要成分的多種物質(zhì)組成的混合物,大致有以下主要成分。
(1) 烷烴 烷烴的通式為CnH2n+2,是天然氣的主要成分。在常壓、20℃時,甲烷、乙烷、丙烷、丁烷為氣態(tài),戊烷以上到C17H36為液態(tài),C18H38以上為固態(tài)。
(2) 烯烴 通式為CnH2n,在天然氣中以微量存在,主要為乙烯、丙烯、丁烯等。
(3) 環(huán)烷 烴通式為CnH2n,1在天然氣中含量很少,一般為環(huán)戊烷、環(huán)己烷等。
(4) 芳香烴 芳香烴是一種不飽和的環(huán)狀烴類。在天然氣中可能存在的芳香烴有苯、甲苯、二甲苯和三甲苯。
(5)非烴類 主要包括氮氣、二氧化碳、硫化氫、氫氣、氦氣、水蒸氣。
二、天然氣分類
1.按油氣藏分
按油氣藏分有三種。
(1) 氣田氣 氣藏中烴類以單相存在,而戊烷以上組分很少,在開采過程中沒有或較少有天然氣凝析油凝析出來的天然氣。特點是CH4含量>90%,在地層下以單項氣態(tài)存在。
(2) 凝析氣田氣 氣藏中戊烷以上組分含量較多,在開采過程中有較多的天然氣凝析油析出,但沒有或只有較少的原油同時采出來的天然氣。
(3) 油田伴生氣 在油藏中,烴類以液相和氣相兩相共存,在開采過程中伴隨原油同時被采出的天然氣。
2. 按烴類的組分分
按烴類的組分分有六種。
天然氣按其組分分為干氣、濕氣、貧氣、富氣、酸性天然氣、潔氣。
(1) 干氣 每一標準立方米的天然氣中,C5以上重烴液體含量低于13.5%。
(2) 濕氣 每一標準立方米的天然氣中,C5以上重烴液體含量高于13.5%。
(3) 貧氣 每一標準立方米的天然氣中,C3以上烴類液體含量低于94%。
(4) 富氣 每一標準立方米的天然氣中,C3以上烴類液體含量超過94%。
(5) 酸性天然氣 含有大量硫化氫和二氧化碳等酸性氣體,一般硫化氫含量大于20mg/Nm3的天然氣。
(6) 潔氣 硫化氫和二氧化碳含量甚微,不需要凈化處理就可管輸或利用的天然氣。
三、天然氣危險性
天然氣中含量最多的成分是甲烷,我國各油氣田商品天然氣中甲烷的含量一般為85%~98%,甲烷是比空氣稍輕的無色可燃氣體,在20℃、標準大氣壓下,1m3甲烷的凈熱值:是32926kJ/m3。天然氣屬易燃、易爆物質(zhì),在通常環(huán)境中極易引起燃燒和爆炸。當天然氣和空氣中的氧氣混合濃度達到一定的數(shù)值(稱為爆炸下限)后,遇明火就會發(fā)生爆炸。天然氣中各主要組分基本性質(zhì)見表2-1。
1. 易爆性
天然氣的爆炸極限范圍較寬,爆炸下限較低,在空氣中能形成爆炸性混合物,遇明火、高熱極易燃燒爆炸,。燃燒分解產(chǎn)物為CO、CO2。在儲運過程中,若遇高熱,容器內(nèi)壓增大,有開裂和爆炸炸的危險。
天然氣在輸氣管線里和空氣混合發(fā)生爆炸時,出現(xiàn)迅速著火爆燃現(xiàn)象,火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤沙^音速而達到1000~4000m/s,局部壓力可達到8MPa,甚至更高。該爆炸現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于著火介質(zhì)中有沖擊波產(chǎn)生,并迅速運動,致使介質(zhì)溫度、壓力和密度急劇增大,加速了化學反應,使破壞力增強。
按《石油天然氣工程設計防火規(guī)范》(GB 50183—2004)中可燃物質(zhì)火災危險性分類,天然氣火災危險等級為甲類。
2. 易擴散性
天然氣的密度比空氣小,在大氣環(huán)境中極易隨大氣的運動而擴散一般不在低凹處聚集。
3. 毒性
天然氣為無色、無臭的烴類混合物質(zhì)氣體,屬低毒物質(zhì)。天然氣主要成分為甲烷??諝庵屑淄闈舛冗^高能使人窒息,當空氣中甲烷濃度達到25%~30%時,可引起頭痛、頭暈、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、精細動作故障等,甚至產(chǎn)生窒息、昏迷。長期接觸天然氣可出現(xiàn)神經(jīng)衰弱綜合癥。
天然氣中的酸性氣體有硫化氫(H2S)、二氧化碳(CO2)等組分,它們是造成金屬腐蝕的主要因素,天然氣含水時腐蝕程度更加嚴重。CO2溶手水后形成H2CO3,對金屬有一定的腐蝕性。