（中石油辽河油田分公司欢喜岭采油厂，辽宁 盘锦 124000）
摘要：天然气的推广利用依赖于其储运及相关技术，例如天然气高效储运技术、天然气利用中的安全调峰技术、小规模用户的天然气经济利用技术等，这些问题的研究和解决对经济和社会的可持续发展具有重要意义。
关键词：天然气；储运技术；储气库
将自然存在的天然气开采出来，供给终端的用户作为燃料、化工原料的生产系统称为天然气工业。天然气工业由开采净化，输送储存和分配应用三大部分构成，俗称天然气工业的上、中、下游。气井生产系统由储层、举升油管、针形阀、地面集气管线、分离器等多个部件串连组成。由于深埋于地壳中，经过漫长的地质年代和地壳运动，形成不同的沉积物特征和环境，积累成不同的地层，产生各种地质构造形态，因而天然气的储集具有纷繁复杂的形态和环境。而且天然气的生产在很大程度上受到地下天然气渗流规律的控制。由此使得对天然气的勘探、开发和生产成为具有丰富内涵的工程技术。输送至用户之前，开采出来的天然气需经过处理、加工和净化，达到一定的质量指标以满足安全平稳输气和用户的要求（包括热值、水露点、烃露点、硫含量和二氧化碳含量等参数），是必不可少的生产环节。其中，天然气净化的目的是将天然气中的水、硫和二氧化碳等成分的含量降至工业和民用商品天然气所要求的指标，且符合环境法规的要求。它通常包括四类工艺处理，天然气脱水、脱硫、硫磺回收和废气处理。
从气田开发出到地面的天然气，往往需要经长距离运输才能到天然气的用户所在地区。因而天然气储运成为重要的工程环节。储存天然气的目的有两个：一是为了解决消费者用气的不均衡问题，即“调峰”，另一个则是为了保证供气的可靠性。天然气的实际消费量是随时间作周期性变化的，在每一天及一年之中都有用气的高峰期和低谷期。在天然气的生产——消费链中储存是一个必不可少的环节，随着民用消费量的增长，这个环节的重要性也日益突出。天然气按储存方式可分为气态储存、液态储存和固态储存。其中气态储存主要包括地下储气库储存、管道储存、以压缩方式储存(如管束储存、储罐储存、CNG储存等)、吸附天然气(ANG)储存和近临界流体储存等；液态储存主要指采用液化天然气(LNG)方式储存；固态储存主要指采用天然气水合物(NGH)的形式储存。
地下储气利用地下多孔岩层或封闭洞穴储存燃气，是储存大量燃气较为经济和安全的方法，主要用于保障天然气下游用户供气的调峰需要。它具有储存量大、经济合理、安全系数大等优点。按地质构造划分，地下储气库有以下四种类型：衰竭油气田储气库、含水层储气库、盐穴储气库和废弃矿穴储气库。此种储气库存在严重缺陷，例如，原有井筒难以密封，存在气体向地面泄漏的危险；抽出储存气体的质量会发生变化，热值有所降低。
目前实际应用天然气运输方式主要有管道输送（PNG）、液化天然气（LNG）运输和压缩天然气（CNG）输送、吸附（ANG）储运和天然气水合物（NGH）储运等运输方式。PNG法是一种成熟的已经得到广泛应用的技术。目前，约有65%的天然气采用这种方法输送。管道选线的原则是将线路最短和投资最低的线路作为最佳路线。目前，大型天然气田一般采用管道输送天然气。但是，铺设管道的一次性投资非常庞大，几乎占了整个天然气工业投资的1/3。而且在输送管道内一般有水存在，因为温度和压力条件适合可生成水合物，所以，要避免管道堵塞必须在天然气内添加大量的甲醇、乙二醇等抑制剂，附加成本过于高昂，代价十分巨大。
LNG的生产是将气态的天然气冷却到液态(-162℃)，液化后的体积只有常温下天然气体积的1/600左右。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆天然气供应系统作为临时气源，可方便、快捷地解决燃气管网维修期间用户连续用气问题，设计和优化了该系统的工艺流程，并成功制造了示范装置CNG储运是将天然气进行高度压缩至20~25MPa，再用高压气瓶组槽车通过公路运输，或将天然气充入一个管束容器(由高级钢管制成)中，将容器固装在运输船上海运，还可以将管束容器制成铁路运输槽车的形式通过铁路运输，在使用地的减压站(输配站)将高压天然气经1~2级减压(1.6MPa左右)，然后泵入储罐，或进一步调压进入城市管网。在25MPa下，天然气可压缩至原来体积1/300，大大降低了储存容积。CNG储运适用于零散用户及车用燃气的用户，它具有成本低、效益高、无污染、使用安全便捷的特点。
ANG是在储罐中装入高比表面的天然气专用吸附剂，利用其巨大的内表面积和丰富的微孔结构，在一定的储存压力(3~4MPa)下使ANG达到与CNG相接近的存储容量，使用时再通过降低储存压力，使被吸附的天然气释放出来。该技术的关键是运用多孔吸附剂填充在储存器中，在中高压（约35MPa）条件下，利用吸附剂对天然气的高吸附容量来增加天然气的储存密度。
天然气水合物(NGH)是一种由水分子形成的空穴吸附小分子烃类气体而形成的一种笼形结晶化合物。据实验研究表明，水合物有三种结构，称I型、Ⅱ型结构和H型结构。对于天然气水合物，只能够形成前两种结构，即I型结构和II型结构，且以Ⅱ型结构为主。
在地球上大约有20.7％的陆地是可以形成甲烷水合物的潜在地区，而在世界大洋水域中约有90％的面积也属于这样的潜在区域。地球上大部分的化工燃料被储存在水合物中，目前最保守的估计也都认为，水合物中的能源是所有其他化石燃料总和的2倍。
天然气常用储运技术及新型储运技术尽管都有长足的发展，但也存在如下问题：
（1）管道输送技术成熟，但受气源、距离及投资等条件的限制，远洋输送不易实现，而且输送压力高，运行、维护费用较高。
（2）LNG输送方式在大规模、长距离、跨海船运方面应用广泛，其储存密度大、压力低、系统的安全性和可靠性比较高，但天然气液化临界压力高、临界温度低、液化成本高、技术难度大，建设初期成本巨大，输配站受安全因素制约，不能在人口稠密地区设立。
（3）CNG技术成熟度高，具有灵活性强、投资少等特点，特别适合于用气量不大、用户距气源及输气干线有一定距离的情况。缺点是运行费用较大，不适合远距离输送，存在较大的安全隐患。
（4）ANG储运压力较低，但是吸附剂寿命短，吸附和吸附周期长，扩大吸附剂筛选范围的技术难度较大。
（5）NGH储存密度高，投资运行费用低，安全性高，具有较大的应用市场和发展潜力，但储运技术目前还处于研发阶段。
我国的天然气资源并不十分丰富，小型、分散的边远气田又相对较多，更应该通过科技创新充分发挥其资源优势，对新型天然气储运技术的研究开发给予相应的重视。同时，结合不同的气源情况和用户情况，针对现有天然气储运技术建立起优化模型，将有利于未来天然气供应的进一步发展。
参考文献
[1]巩艳,林宇,汝欣欣,等.天然气水合物储运天然气技术[J].天然气与石油,2010,28(2):3-6
[2]胡高伟,王家生,业渝光.天然气水合物储运技术研究[J].油气储运,2006,25(10):21-25.
论文作者:王伟康
论文发表刊物:《知识-力量》4中
论文发表时间:2018/9/18
标签：天然气论文; 水合物论文; 技术论文; 用户论文; 吸附剂论文; 管道论文; 结构论文; 《知识-力量》4中论文;