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【兰格特学习社】第1辑：天然气的定义及其成因

2022-09-08

知识点一：天然气的定义

百度百科：天然气是指自然界中天然存在的一切气体，包括大气圈、水圈、和岩石圈中各种自然过程形成的气体（包括油田气、气田气、泥火山气、煤层气和生物生成气等）。

而人们长期以来通用的“天然气”的定义，是从能量角度出发的狭义定义，是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物。在石油地质学中，通常指油田气和气田气。其组成以烃类为主，并含有非烃气体。

石油技术辞典：广义地说，岩石圈中一切天然生成的气体，均可称为天然气。但石油工业所称的天然气主要是指在地层中有机质热演化各个阶段 (生物化学阶段、成油阶段及过成熟阶段)生成的气态烃和非烃气体(CO2、N2、H2S等)所组成的混合气。天然气按成因可分宇宙气、火山气、生物成因气、热裂解气。

中国大百科全书（地质学卷）：地壳中以烃类为主的天然气体。在石油地质学中，通常多指油气田气，即狭义的天然气。这种天然气在成分上以烃类为主，含有一定的非烃气体。非烃气体大多与烃气伴生，但在某些气藏中可以成为主要组分，形成以非烃气体为主的气藏。广义的天然气是指自然界存在的一切气体，包括岩石圈中各种自然过程形成的气体，如煤成气、泥火山气和生物生成气等。自然界中气体的生成作用十分广泛，可以是有机质的降解和裂解作用、岩石变质作用、岩浆作用、放射性作用以及热核反应等。在自然界里，很少有成因单一的气体单独聚集，而往往是不同成因的气体的混合。

中国百科大辞典：①大气圈和地壳中的各种天然气体。②从地下产出的含碳氢化合物的气体。由烃类气体和杂质气体组成。是一种重要的能源，在世界能源构成中占很大比重。蕴藏在地层内的可燃性气体。主要是低分子量烷烃的混合物，常含有氮、二氧化碳和硫化氢等，有时还含有少量氦。由有机质经生物化学作用分解而生成。常与石油共存于岩石的裂缝和空洞中，或溶于地下水中。

城市供热辞典：直接从自然界开采和收集的燃气，是一种优质燃料，发热量高燃烧方便，而且燃烧效率也高。主要成分是甲烷，其容积百分数为80%～98%，其次是乙烷、丙烷等碳氢化合物和少量的硫化氢、氮、二氧化碳、氧及水分等。天然气的收到基低位发热量Qar.net＝33490～37680kJ/Nm3。

中国消防辞典：藏在地层内的可燃气体。为多种气体的混合物，主要是低分子量烷烃的混合物，还含有少量的氮气、二氧化碳、硫化氢等气体。一般分为干气和湿气两种。干气的主要成份是甲烷，含量达80～90%，个别的高达99%。湿气除含有大量甲烷外，还含有乙烷、丙烷和丁烷等成份。天然气无色无味，比空气轻，易燃易爆。自燃点527℃，热值49394.8千焦/公斤，燃烧温度2020℃。爆炸极限1.1～16%，最小引燃(引爆)能量0.28毫焦耳，最大爆炸压力709千帕。储用时应按甲类火灾危险进行消防管理。着火时应迅速切断气源，可用干粉、1211、二氧化碳等灭火剂进行扑救。

知识点二：天然气的成因

天然气的来源和成因是决定天然气资源潜力的重大理论问题。长期以来，世界上主体天然气资源一直以有机的油型烷烃气为主，直到上世纪 40 年代，德国学者提出煤系（煤与其中泥岩）不仅能形成天然气，而且可运移出来形成气田。1959年在荷兰北部发现了格罗宁根大气田，煤成气在世界范围内引起重视。

（圈闭：在石油地质学中，圈闭是指地下适合油气聚集的场所）

一般认为，天然气年产量达到500×108m³及以上的国家就进入产气大国。我国在2005年开始跨入产气大国之列，2014年成为世界第六大产气大国，而煤成气是中国天然气的主角。在20世纪80年代以前，中国学者认为天然气只是由于腐泥型的有机物所形成，以油型气“一元论”的观点指导勘探，导致天然气勘探避开了具有良好含气远景的含煤盆地和含烃地层，天然气勘探效果不佳。

（欧洲、俄罗斯、外高加索和中亚的沉积盆地和主要油气田）

（北美沉积盆地和主要油气田）

1979年，戴金星在《石油勘探与开发》杂志上发表了《成煤作用中形成的天然气和石油》一文，第一次系统阐述了中国煤成气理论的核心要点，认为煤系中煤和暗色泥岩是良好的气源岩，应该成为天然气勘探的重要的领域，天然气勘探的指导思想由此从“一元论”变为“二元论”（油型气和煤成气），开辟了中国煤成气勘探的新领域，使中国天然气产量和储量发生翻天覆地的变化，是中国煤成气理论研究的里程碑。之后在煤成气研究方面，引入并推广普及了煤系能够生气并可成藏的观点，强调煤成气田勘探在中国具有良好的发展前景，为中国煤成气地质理论的发展做了很好的舆论准备。

1983年，“煤成气的开发研究”作为我国第一批重点科技攻关项目正式立项，拉开了我国煤成气理论体系研发和建立的序幕。自此，中国天然气勘探和开发规模从小变大，中国天然气工业发展速度由慢变快。例如鄂尔多斯盆地目前发现的探明储量是1979年之前的2971倍，大气田的勘探和开发成为快速发展中国天然气工业的重要途径。

CHARACTER INTRODUCTION

戴金星

中国天然气理论地质学奠基人

著名的天然气地质与地球化学家，中国科学院院士、欧亚科学院院士、中国石油勘探开发研究院教授级高级工程师、博士生导师。中国人民政协第九届全国委员。我国煤成气理论的先驱和奠基人，被誉为“中国天然气之父”。

戴金星院士“六五”至“九五”四次领导国家重点科技攻关天然气项目。20世纪70年代末在我国首先从事和倡导煤成气研究，使中国天然气勘探的理论从油型气的一元论，发展为油型气和煤成气的两元论，由此煤成气探明储量从占全国天然气储量9%上升到70%以上。他在建立和发展中国煤成气理论、开辟煤成气勘探新领域、各类天然气鉴别理论、无机成因气及其成藏形成条件、大中型气田形成和控制条件及其有利区预测诸方面有重大的建树和贡献。对我国15个储量千亿立方米以上的大气田的发现在4至15年之前提出科学预测，为“西气东输”提供了资源基础，为中国近期天然气工业快速发展做出了重大的理论贡献。

目前天然气成因主流的观点是戴金星、徐永昌等院士无机成因学说、有机成因学说以及混合成因学说。中国经过多年天然气科技攻关，已形成天然气成因类型及其鉴别标志的理论体系和方法。天然气成因类型可划分为有机成因气、无机成因气、混合成因气3大类。

（我国主要天然气成因理论）

（简明版天然气成因分类）

有机成因：由沉积岩中的集中或分散有机质通过细菌、化学和物理作用形成的气体。有机成因气又可根据其母质类型和热演化程度进行次一级的成因类型划分:依据热演化程度可划分为未成熟阶段的生物气、生物-热催化过渡带气、成熟-高成熟阶段的热解气和过成熟阶段的裂解气，依据原始母质类型划分为腐泥型气（油型气）和腐殖型气（煤成气）。

无机成因：指非生物成因气，它属于干气，以甲烷为主，有时含CO2、N2、He及H2S、Hg蒸汽等，甚至以它们的某一种为主，形成具有工业意义的非烃气藏。

混合成因：指两种或两种以上的成因类型的天然气混合而成的气体，包括三类:同一烃源岩不同演化阶段生成天然气的混合、不同烃源岩生成的天然气的混合、有机气和无机气的混合。

参考资料

[1]戴金星.中国煤成气研究30年来勘探的重大进展[J].石油勘探与开发,2009.

[2]宋岩,徐永昌.天然气成因类型及其鉴别[J].石油勘探与开发，2005.

[3]徐永昌.天然气成因理论及应用[M].北京:科学出版社，1994.

[4]戴金星,黄士鹏,刘岩,廖凤蓉.中国天然气勘探开发60年的重大进展[J].石油与天然气地质，2010.

[5]赵文智,王红军,钱凯.中国煤成气理论发展及其在天然气工业发展中的地位[J].石油勘探与开发,2009.