电力/热力/燃气/水
天然气
生产

供应

天然气生产和供应业


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简介

天然气是一种主要由甲烷组成的气态化石燃料。它主要存在于油田以及天然气田,也有少量出于煤层。 当非化石的有机物质经过厌氧腐烂时,会产生富含甲烷的气体,这种气体就被称作生物气体。生物气的来源地包括森林和草地间的沼泽、垃圾堆填区、下水道中的淤泥、粪肥,由细菌的厌氧分解而产生。

性质

物理性质

甲烷(化学式:CH4;英文:Methane),是结构最简单的烷类,由一个碳原子以及四个氢原子组成。它是最简单的烃类也是天然气的主要成分。甲烷在地球上有很高的相对丰度,使之成为很有发展潜力的一种燃料,但在标准状态下收集以及存储气态的甲烷是一个十分有挑战性的课题。

甲烷的结构是由一个碳和四个氢原子透过sp3杂化的方式化合而成,并且是所有烃类物质中,含碳量最小,且含氢量最大的碳氢化合物,因此甲烷分子的分子结构是一个正四面体的结构,碳大约位于该正四面体的几何中心,氢位于其四个顶点,且四个碳氢键的键的键角相等、键长等长。标准状态下的甲烷是一种无色无味的气体。一些有机物在缺氧情况下分解时所产生的沼气主要成分就是甲烷。

化学性质

甲烷主要化学反应是:燃烧、蒸汽重整合成气、以及卤化反应。在一般情况下,甲烷的反应是很难控制。甲烷可以氧化成甲醇,但一般来说要完成这个化学反应时十分困难的,因为在一般情况下甲烷的氧化反应产物通常是二氧化碳与水,即使氧气不足也很难产生甲醇。但是若在酵素的协助下就能轻易地完成此氧化反应,例如甲烷单加氧酶,但产量无法达到工业生产的规模。

矿产

分类

分布

全球储量分布

2005年,全球已探明的天然气总储量为179.53兆立方米。 21世纪初世界主要天然气生产国 (单位:亿立方米)资料来源 伊朗 27.50万 约896.63 卡塔尔 25.78万 378 沙特阿拉伯 6.75万 656.8 阿联酋 6.06万 458 美国 5.60万 5532.77 阿尔及利亚 4.52万 820 挪威 4.46万 880 委内瑞拉 4.19万 284 尼日利亚 3.40万 223.88 2009年,美国以6240亿立方米的天然气产量超过俄罗斯,成为世界第一产量国。2011年,中国天然气产量1011.15亿立方米,首次突破1000亿立方米大关。相比2010年,同比增长7.3%。鄂尔多斯、塔里木、四川盆地是中国三大天然气主产区。2012年,中国天然气产量1067.1亿立方米,比上年增长6.7%;累计进口天然气407.7亿立方米,比上年增长29.9%。其中,管道天然气进口占53.3%,LNG进口占46.7%。2012年天然气中国表观消费量达到1446亿立方米,比上年增长12.8%。

全国储量分布

生产与运输

生产

天然气是通过钻井汲取,与石油汲取相似。许多天然气储量都在海底。天然气通过管道从海上的生产平台运输到岸上的采集点,然后再运到炼油厂进行提纯。 提纯的第一步骤是: 水和其它液体在重力的作用下从天然气中沉淀下来。然后,干燥的气体通过冷却塔。在那里,丁烷和丙烷被液化并收集起来。这些气体被称为液化石油天然气。可作为原材料出售,用来生产化学品;或者装罐出售,用做天然气炉的燃料。 剩余的天然气可供应管道天然气供气网或经冷却、压缩处理成液化天然气。液化天然气比天然气占空间少,通过油轮运输也更方便。

运输

天然气管线

天然气管线,又称输气管道或天然气管道(以下都以天然气管道代替)。天然气管道是将天然气包括油田生产的伴生气从开采地或处理厂输送到城市配气中心或工业企业用户的管道。利用天然气管道输送天然气,是陆地上大量输送天然气的唯一方式。

LNG船

顾名思义,LNG船就是运送LNG(Liquefied Natural Gas,即液化天然气)的船,液化气储罐内部温度约为零下136℃ LNG船的储罐是独立于船体的特殊构造。在该船舶的设计中,考虑的主要因素是能适应低温介质的材料,对易挥发或易燃物的处理。

产量

世界产量

中国产量

第一阶段(起步阶段) 1949-1995年

年产量由0.112×10^8(m^3)增至174×10^8(m^3)。年均增长3.8×10^8(m^3)

第二阶段(快速发展阶段)1995-2009年

年产量由174×10^8(m^3)增长到841×10^8(m^3)。年均增长增至47.6×10^8(m^3) 年产量同比增长率于2004年超过10%,约以18%的速率高速增长

产值

设备

钻井平台

种类

石油平台是在世界最大的可移动的人造结构。 有几种类型:

固定平台

固定平台,分为导管架式平台,混凝土重力式平台。

导管架式平台,用钢桩固定于海底。钢桩穿过导管打入海底,并由若干根导管组合成导管架。导管架先在陆地预制好后,拖运到海上安放就位,然后顺着导管打桩,最后在桩与导管之问的环形空隙里灌入水泥浆,使桩与导管连成一体固定于海底。这种施工方式,使海上工作量减少。平台即设于导管架的顶部,高于作业的波高,具体高度须视当地的海况而定,一般大约高出4~5米,这样可避免波浪的冲击。桩基式的整体结构刚性大,能适用于各种土质,是目前最主要的固定式平台。但其尺度、重量随水深增加而急骤增加,所以在深水中的经济性较差。

混凝土重力式平台,底部通常是巨大的混凝土基础(沉箱),用三个或四个空心的混凝土立柱支撑甲板结构。这种平台的重量可达几十万吨,依靠自身的重量将平台固定在海底。由于自重很大,对于制造和使用的海域有限制。现在只有北海有大约20座混凝土重力式平台。

顺应塔式平台

顺应塔式平台有时也称为柔性腿平台。

顺应塔平台和导管架平台很相似,而这均具有支撑水面设施的钢制导管架结构。不同的是,顺应塔平台会随水流或风载荷移动,与浮式平台类似。顺应塔通过桩固定于海底,其导管架更加窄小而具有弹性,可能包括两个或更多部分。上部的导管架还可能有浮式结构,下部导管架固定于海底,固定地点的水深即平台的高度。其应用水深可达1000米。

半潜式平台

半潜式平台由坐底式平台发展而来,上部为工作甲板,下部为两个下船体,用支撑立柱连接。工作时下船体潜入水中,甲板处于水上安全高度,水线面积小,波浪影响小,稳定性好、自持力强、工作水深大,新发展的动力定位技术用于半潜式平台后,工作水深可达900-1200米。半潜式与自升式钻井平台相比,优点是工作水深大,移动灵活;缺点是投资大,维持费用高,需有一套复杂的水下器具,有效使用率低于自升式钻井平台。

自升式钻井

自升式钻井,采用脚架与工作平台一体的设计,只需拖运到开采的预定海域后,让脚架末端的千斤顶延伸到海底,将工作平台撑高,即可进行开采作业。如须更改开采地点,只需收起脚架千斤顶,再拖运到目的海域即可。因此设备可以继续使用。

钻井船

钻井船是浮船式钻井平台,它通常是在机动船或驳船上布置钻井设备。平台是靠锚泊或动力定位系统定位。按其推进能力,分为自航式、非自航式;按船型分,有端部钻井、舷侧钻井、船中钻井和双体船钻井;按定位分,有一般锚泊式、中央转盘锚泊式和动力定位式。浮船式钻井装置船身浮于海面,易受波浪影口向,但是它可以用现有的船只进行改装,因而能以最快的速度投入使用。钻井船的排水量从几千吨到几万吨不等,它既有普通船舶的船型和自航能力,又可漂浮在海面上进行石油钻井。由于钻井船经常处于漂浮状态,当遇到海上的风、浪、潮时,必然会发生倾斜、摇摆、平移和升降现象,因此钻井船的稳定性是一个非常关键的问题。目前,海上钻井船的定位常用的是抛锚法,但该方法一般只适用于200m以内的水深,水再深时需用一种新的自动化定位方法。

浮式生产系统

张力腿平台

Spar 平台

Normally unmanned installations (NUI)

Conductor support systems

LNG船

典型货运循环始于“无天然气”条件,货舱充满空气,这时可以维护货舱与泵。天然气不能直接装入货舱,因为氧气的存在使得货舱存在爆炸气氛。而且,温度剧烈下降会损坏货舱。

首先,货舱必须用惰性气体实现惰性化,这时通过柴油燃烧消耗掉空气中的氧气,替换为二氧化碳(CO2),吹入货箱直到氧气低于4%,并且是干燥的气体环境。这避免了货箱的爆炸气体危险。

其次,船舶入港气化(“gas-up”)与冷却(“cool-down”),但仍不能直接装入货舱:CO2将会冻结与损坏泵,冷冲击会损坏货箱的泵柱。

液化天然气装入船舶后沿着spray line送到主蒸发器,在那里气化,在加热器中加热到大约摄氏20 °C(68 °F)再吹入货箱替换掉惯性气体。直至货箱中所有CO2气体被替换释放入大气中。一旦碳氢成分达到5%(甲烷的燃烧下限),惯性气体通过管线与大功率压缩器导向岸上燃烧掉,以避免直排入大气时在船舶四周积累大量的有爆炸危险的碳氢气体。

现在,船舶货舱充入了气体(主要是甲烷)且是常温的。

下一阶段是冷却。液态天然气通过喷头(spray heads)喷入货舱,然后气化同时冷却货舱。这些额外的气体也被引上岸被重新液化或者在火焰塔烧掉。当货箱降温到约−140 °C,就可以大量装入液化天然气了。

大量的液化天然气从岸上存储箱泵入船上的货舱。替换出来的气体被大功率泵引上岸的存储箱中。直到装载到98.5%的容积(避免货舱的热胀气化)。

船舶航行到卸载港。航行中可以采用多种气化管理策略。气化的气体可以用于船舶的蒸汽轮机的锅炉燃烧,也可以重新气化后注入货舱。这取决于船舶的设计。

在卸载港,液化天然气泵入岸上的储存箱。当货舱变空后,就充满了或者从岸上注入的气体或者船上的LNG蒸发器上气化的气体。有的船舶可以泵出尽可能多的液化天然气,有的船设计为留下一点作为剩余液(heel)

当所有载荷泵上岸后,货舱将加温到环境温度,充满了常温气态天然气。

如果船需要进入无天然气状态,就必须先用气态天然气把货舱加温到常温,然后用惰性气体替换货舱中的天然气。当货舱中没有甲烷,再用干燥的空气替换惰性气体,直到是人可进入工作的条件。

生产线分工

资产与负债

资产

固定资产

非固定资产

负债

库存

设计和规划

位置与环境

投资与评估

规模与功能

风格与形式

组织结构

成本

税费

金融成本

原材料成本

房租成本

能耗成本

人工成本

设备折旧

收益管理

客流曲线

时间分布

空间分布

目标群体

容量控制

风险控制

市场

国内市场

国际市场

上市公司

中国石油天然气股份有限公司

广汇股份

恒通股份

金州管道

玉龙股份

久立特材

标准

文档

编辑成员
8 人

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