天然气的主要成分为甲烷，此外还含有乙烷、丙烷、丁烷等烃类气体，氮、CO2、H2S及微量氢、氦、氩等非烃类气体，一般气藏天然气的甲烷含量在90%以上。油田伴生气中甲烷含量占65%～80%，此外还含有相当数量的乙烷、丙烷、丁烷等烃类气体。
一、天然气主要组分的物理化学性质
天然气主要组分的物理化学性质见表1-3-1。
表1-3-1 天然气主要组分在标准状态下的物理化学性质
名称 | 分子式 | 相对分子质量 | 摩尔体积Vm/(m3/kmol) | 气体常数R(J/kg·K) | 密度ρ/(kg/m3) | 临界温度Tc/K | 临界压力Pc/MPa | 高热值Hh/(MJ/m3) | 高热值Hh/(MJ/kg) | 低热值H1/(MJ/m3) | |||||||||
甲烷 | CH4 | 16.043 | 22.362 | 518.75 | 0.7174 | 190.58 | 4.544 | 39.842 | 35.906 | ||||||||||
乙烷 | C2H6 | 30.07 | 22.187 | 276.64 | 1.3553 | 305.42 | 4.816 | 70.351 | 55.367 | 64.397 | |||||||||
丙烷 | C3H8 | 44.097 | 21.936 | 188.65 | 2.0102 | 369.82 | 4.194 | 101.266 | 51.908 | 93.240 | |||||||||
正丁烷 | n- C4H10 | 58.124 | 21.504 | 143.130 | 2.703 | 425.18 | 3.747 | 133.886 | 50.376 | 123.649 | |||||||||
异丁烷 | i-C4H10 | 58.124 | 21.598 | 143.13 | 2.6912 | 408.14 | 3.600 | 133.048 | 49.532 | 122.853 | |||||||||
正戊烷 | C15H12 | 72.151 | 20.891 | 115.27 | 3.4537 | 46.965 | 3.325 | 169.377 | 49.438 | 156.733 | |||||||||
氢 | H2 | 2.016 | 22.427 | 412.67 | O.0898 | 33.25 | 1.280 | 12.745 | 49.042 | 10.786 | |||||||||
氧 | O2 | 31.999 | 22.392 | 259.97 | 1.4289 | 154.33 | 4.971 | — | 141.926 | — | |||||||||
氮 | N2 | 23.013 | 22.403 | 296.95 | 1.2507 | 125.97 | 3.349 | — | — | ||||||||||
氦 | He | 3.016 | 22.42 | 281.17 | 0.1345 | 3.35 | 0.118 | — | — | ||||||||||
二氧化磺 | CO2 | 44.010 | 22.26 | 189.04 | 1.9768 | 304.25 | 7.290 | — | — | — | |||||||||
硫化氢 | H2S | 34.076 | 22.18 | 244.17 | 1.5392 | 373.55 | 8.890 | 25.364 | 23.383 | ||||||||||
空气 | 28.066 | 22.40 | 287.24 | 1.2931 | 132.4 | 3.725 | — | 16.488 | — | ||||||||||
水蒸气 | H2O | 18.015 | 21.629 | 461.76 | 0.8330 | 647.00 | 21.830 | — | |||||||||||
名称 | 低热值H1/(MJ/kg) | 爆炸极限(体积分数)/% | 动力黏度μ×106/(Pa·s) | 运动黏度υ×106/(m2/s) | 沸点/℃ | 定压比热容Cp/(kJ/m3·K) | 绝热指数K | 导热系数λ/[W/(m·K)] | 偏心因子 | ||||||||||
上限 | 下限 | ||||||||||||||||||
甲烷 | 5.0 | 15.0 | 10.60 | 14.50 | -161.49 | 1.545 | 1.309 | 0.03024 | 0.0104 | ||||||||||
乙烷 | 50.05 | 2.9 | 13.0 | 8.77 | 6.41 | -88.00 | 2.244 | 1.198 | 0.01861 | 0.0986 | |||||||||
丙烷 | 47.515 | 2.1 | 9.5 | 7.65 | 3.81 | -42.05 | 2.960 | 1.161 | 0.01512 | 0.1524 | |||||||||
正丁烷 | 46.383 | 1.5 | 8.5 | 6.97 | 2.53 | -0.05 | 3.710 | 1.144 | 0.01349 | 0.2010 | |||||||||
异丁烷 | 45.745 | 1.8 | 8.5 | -11.72 | — | 1.144 | — | 0.1848 | |||||||||||
正戊烷 | 45.65 | 1.4 | 8.3 | 6.48 | 1.85 | 36.06 | — | 1.121 | — | 0.2539 | |||||||||
氢 | 45.381 | 4.0 | 75.9 | 8.52 | 93.00 | -252.75 | 1.298 | 1.407 | 0.2163 | 0 | |||||||||
氧 | 120.111 | — | — | 19.86 | 13.60 | -182.98 | 1.315 | 1.400 | 0.0250 | 0.0213 | |||||||||
氮 | — | — | 17.00 | 13.30 | -195.78 | 1.302 | 1.402 | 0.02489 | 0.04 | ||||||||||
氦 | — | — | — | — | -269.95 | — | 1.640 | — | — | ||||||||||
二氧化碳 | — | — | — | 14.30 | 7.09 | -78.20 | 0.620 | 1.304 | 0.01372 | 0.225 | |||||||||
硫化氢 | 4.3 | 45.5 | 11.90 | 7.63 | -60.20 | 1.557 | 1.320 | 0.01314 | 0.100 | ||||||||||
空气 | 15.192 | — | — | 17.50 | 13.40 | -192.50 | 1.306 | 1.401 | 0.02489 | — | |||||||||
水蒸气 | — | — | 8.60 | 10.12 | — | 1.491 | 1.335 | 0.01617 | 0.3480 | ||||||||||
二、天然气中有机硫化合物的主要性质
天然气中除含有H2S外，还含有数量不等的硫醇、硫醚以及微量的二硫化碳、硫化羰。有机硫化物多数具有特殊的臭味，只要有很少量存在就能凭嗅觉察到。因此，甲硫醇和噻吩被用作为天然气加臭剂，当输配气管道发生泄漏时能够及时察觉。
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