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庞名立 的个人博客

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2018年世界天然气全记录

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本报告记录2018年6月前最早最新最久最牛的事件。内容分为:

常规天然气

       进程  储量  气田  产量  消费  燃气发电  城市燃气  天然气制合成油  天然气提氦  天然气制甲醇  天然气汽车  期货交易  社会团体

非常规天然气

       致密气  煤层气  页岩气  天然气水合物  水溶性天然气  特殊天然气

管输国际贸易

       进程  管输国际贸易  长度  储气库 特殊管道

液化天然气贸易

       进程  生产  贸易  造船  接收站  

单位换算

常规天然气

天然气是指在地表以下、孔隙性地层中、天然存在的气态烃类和非烃类混合物可以分为常规天然气和非常规天然气。

常规天然气指按常规钻井方式得到的天然气。这种天然气在组分上是以烃类为主,并含有一定的非烃类组分的气体。非烃类气体大多与烃类气体伴生,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。这类狭义的天然气主要有煤生气和油型气。

根据BP 2018年报告,天然气占一次能源消费的比例为23.4%。根据IEA 2016年报告,天然气发电占全球电力生产的21.6%。

进 程

▲ 早在西周初年(公元前1066~771年)的《周易》记载“象曰:泽中有火”。这是关于天然气在水面上燃烧这一自然现象的最早文字记载。据西晋文学家左思(公元约250~305年)所著的《蜀都赋》中有“火井沉荧于幽泉,高焰飞煽于天垂”之句,说明1700年前在四川地区已发现有“火井”。

▲ 1821年威廉·哈特(William A.Hart)在纽约州弗里多尼亚钻了一口9米深的井。用管道输送到城镇,供街道和住宅照明。首先使用的是竹木管,1825年改用铅管。美国把1821年定为现代天然气工业的诞生年代。

▲ 世界上最早的深井坐落在我国四川自贡市大安区阮家坝山下,由人工钻凿的燊海井是世界上最早挖掘的深井。开钻于清代道光15年(公元1835年),据《川鹾概略》记载,历时3年,方始凿成。井深1001.42米,既产卤,又产气。

▲ 1946年苏联建成了第一条长输气管道,从萨拉托夫到莫斯科,全长约800公里。苏联把1946年定为苏联现代天然气工业的诞生年代。

储 量

世界上天然气最富集的地区在中东波斯湾,可采储量约有40万亿立方米,由于管输困难,以生产成液化天然气和合成油销售。其次是俄罗斯亚马尔半岛,天然气探明可采储量已超过10万亿立方米,主要是管输供应给西欧国家。

▲ 世界上天然气最富集的地区在中东波斯湾,可采储量约有40万亿立方米,由于管输困难,以生产成液化天然气和合成油销售。其次是俄罗斯亚马尔半岛,天然气探明可采储量已超过10万亿立方米,主要是管输供应给西欧国家。

▲ 2017年全球天然气剩余可采储量为193.6万亿立方米,比2016年186.6万亿立方米增加了3.7%,剩余最多的国家依次是俄罗斯占全球的18.1%、伊朗17.2%、卡塔尔12.9%、土库曼斯坦10.1%,这四个国家占全球天然气剩余储量的58.3%。美国为4.5%,居世界第5位,中国居11位。全球天然气储采比为52.6年。值得注意,2017年俄罗斯天然气剩余可采储量重返世界第一,又超过伊朗。

▲ 土库曼斯坦是中亚天然气剩余可采储量最丰富、可采储量增长最快的的国家,2000年底居世界第11位,2010年底跃入世界第4位,占世界总量的4.3%,2017年剩余可采储量达19.5万亿立方米,比2016年17.5万亿立方米增加了11%,占全球总量的10.1%。

气 田

▲ 俄罗斯是世界上天然气储量最多的国家,在世界排名前10位的非伴生气田中,俄罗斯就占有五席。


▲ 现代天然气工业开发的最早最大的气田是胡果顿气田(Hugoton Natural Gas Area),位于美国堪萨斯州胡果顿城苏华德县,1922年发现,1928年投产。地质属二叠纪,含气面积814平方公里。可采储量2.29万亿立方米。该气田的氦含量异常高,可达0.3~1.9%。

▲ 世界上最大的海上气田是南帕尔斯/北部穹窿凝析气田(South Pars / North Dome Gas-Condensate field)。在波斯湾内,属于伊朗和卡塔尔,可采储量为34.95万亿立方米。


▲ 世界上最大的陆上气田是乌连戈伊气田(Urengoy gas field),在俄罗斯境内,位于俄罗斯西伯利亚盆地的西北部亚马尔—涅涅茨自治区。1966年被发现,该气田可采储量达8.49万亿立方米。1978年开始生产。隶属于乌连戈伊天然气生产有限责任公司(OOO Urengoigazprom)。

▲ 世界上燃烧最久的天然气坑——达瓦扎坑(Derweze),位于土库曼斯坦阿哈尔州,在卡拉库姆沙漠中部,离阿什哈巴德以北約260公里。1971年苏联地质学家进行钻探时,意外发现了一个充满天然气的地下洞穴。钻探设备下的一片泥土倒塌,留下一个直径約50~100米的大洞。为了防止有毒气体外泄,他們決定点燃漏出来的天然气。截至今日,洞口的火焰从未间断過。当地人称之为“地獄之門”。 “地獄之門”是直径约为70米的大坑,已经燃烧了40多年。


▲ 世界上尚在生产的最古老的油气田出磺坑油气田(ChuHuangKeng field)在中国台湾,1861年发现,深为300~3560米。1876 ~1946年累计产油17万吨、天然气5500万立方米。后发现深部气藏,转而以产气为主,兼产凝析油。该油气田建立有“出磺坑油井纪念碑”。

▲ 美国最大的气田——阿纳达科盆地( Anadarko Basin),盆地面积为130000平方公里,到20世纪末叶,阿纳达科盆地是美国天然气产量最高的地区,也是美国唯一生产碘和氦的地区。

▲ 中亚最大的气田,也是世界上第六大气田是南约罗坦气田(Galkynysh Gas Field),也称南约罗坦-奥斯曼气田(South Yolotan-Osman gas field)。土库曼斯坦境内,2006年发现,气田长75公里、35公里宽,厚度500米,估计可采储量为2.8万亿立方米。

▲ 根据《人民日报》2018-06-22报道,中石油塔里木油田首钻井深超过8000米的天然气井——克深902井近日正式投产,日产气量达40万立方米, 属于世界罕见的裂缝性致密砂岩气藏,开发难度极大。

产 量

▲ 中国首次使用旋转钻机在1939年11月25日,在巴县石油沟巴1井首次使用旋转钻机,德国制。在井深1402.2米的三叠系嘉陵江组获得天然气流,最大关井压力10.6MPa,日产天然气15000立方米。

▲ 中国第一口超深井在1976年4月位于四川东部地台区的武胜县,井深6011米,井名称为 “女基井”。

▲ 天然气产量最多的国家是美国。2009年美国天然气产量超过俄罗斯,成为世界上最大的天然气生产国,2017年生产7345亿立方米,占全球总量的20%,其中有64%是非常规天然气。

▲ 欧洲最大的供气国是俄罗斯。尽管俄罗斯已经降为世界上第二天然气生产国,2017年天然气产量为6356亿立方米,占全球总量的17.3%。俄罗斯的天然气产量取决于欧盟天然气市场的需求,当欧盟经济不景气时,俄罗斯天然气产量就减少。

▲ 欧洲另一个主要供气国是挪威。挪威2017年天然气产量为1232亿立方米,仅占全球总量的3.3%,但挪威出口到欧洲的数量为1092亿立方米,次于俄罗斯的出口量。

消费量

▲ 世界上最大的天然气生产和销售公司俄罗斯天然气工业股份公司(OAO Gazprom),1989年建立,国有企业,约有60多个子公司,总人数39.3万人,总部在莫斯科。

▲ 天然气消费量最多的国家是美国。2017年消费了7395亿立方米,虽然比2016年消费7053亿立方米减少了1.2%,但占全球总量的22.1%,居世界第一;同期,2017年中国天然气消费2404亿立方米,比去年增长15.5%,占全球总量的6.6%。

▲ 2017年天然气在一次能源消费中最多的国家是特立尼达&多巴哥,占该国一次能源消费中的87.8%;其次为乌兹别克斯坦(83.3%)、土库曼斯坦(77%)、卡塔尔(75.4%)。

▲ 天然气价格较低的地区是北美洲,其次是欧洲,亚洲地区较贵,这取决于市场自由化程度。亚洲通常采用“照付不议”合同形式。

地下储气库

▲ 2016年底全球有地下储气库672座,其中美国居世界第一,拥有392座,占全球总量392/ 672=58%;中国仅为9座,占全球总量的9/672=1.3%。

▲ 地下储气库以衰竭油气田(depleted field)为储气库最多。2016年底全球衰竭油气田储气库有498座,占全球总量的498/672=74%;中国仅为8座,占全球总量的8/672=1.2%。

▲ 全球地下储气库的工作能力以衰竭油气田居首,高达3406亿立方米,占全球地下储气库工作能力4240亿立方米的80%。

燃气发电

▲ 世界上燃气发电最多的国家是美国。由于美国页岩气开采成功,使其天然气发电在电力结构中的份额快速增长,2016年美国燃气发电1378307 GWh,占发电总量4076827GWh的33.8%,已经超过燃煤发电1239149 GWh,差距为3.4%。

▲ 苏古特-2发电站(Surgut-2 Power Station)是世界上最大的燃气发电站,位于俄罗斯西伯利亚鄂毕河(Ob River)边。2011年扩建,增加两个400MW,加上原有的4800MW,装机容量达5597MW。采用联合循环装置,总效率达56%。

▲ 中国最大的燃气发电站是位于台湾桃园市观音区大潭发电厂(Tatan Power Plant),居全球第六位,装机容量为4384MW。

▲ 日本是燃气发电最多的国家,全球前十位最多的是日本,按装机容量排位为新潟东(Higashi-Niigata,5149MW)、 富津(Futtsu,5040MW)、川越(Kawagoe,4802MW)、千叶(Chiba,4380MW)、姬路-2(Himeji No. 2,4119MW)、知多(Chita,3966MW)、姉崎(Anegasaki,3600MW)、袖浦(Sodegaura,3600MW)。

城市燃气

▲ 世界上最早的城市煤气公司1804年5月18日德国温莎(Frederick Albert Winsor,1763~1830年)得到英国第一个制造瓦斯的专利。不顾别人反对和讥笑,温莎在公司中获得有影响力的股东支持。1807年1月28日将伦敦的帕尔林荫道的公共街道用瓦斯照明。这消除了许多人对瓦斯实用性的疑虑。1812年4月,国会颁发特许状给温莎的威斯敏斯特瓦斯及焦炭公司,成为世界最早的城市煤气公司。

▲ 亚洲地区最早的煤气公司是香港中华煤气有限公司(Hong Kong & China Gas Company),1862年在香港创立。世界各国的煤气公司最初都是采用煤制气,后来天然气工业发展逐步取代煤制气。

▲ 日本最早的煤气公司是东京瓦斯株式会社(Tokyo Gas),成立于1885年。最初经营煤制气。1969年日本政府强调城市清洁,该公司开始进口液化天然气作为城市燃料,是日本进口液化天然气最多的公司,约占日本总量的15%。

▲ 中国是世界上城市用气最多的国家。据中国统计局《中国统计年鉴》统计,2016年中国城市用气人口为30855.57万人,消费1172.72亿立方米天然气。

天然气制合成油

▲ 世界上最大的天然气制合成油工厂是珀尔天然气制合成油厂(Pearl GTL)。建在卡塔尔拉斯拉凡港(Ras Laffan)。由卡塔尔石油和壳牌公司出资兴建。首次从珀尔天然气制合成油工厂商业船运合成油是在2011年6月13日。2012年生产能力达到满负荷,将4500万立方米/日天然气转化为2.2万立方米/日。

▲ 世界上少有两座都在卡塔尔拉斯拉凡港(Ras Laffan)。一座是珀尔天然气制合成油厂(Pearl GTL),生产2.2万立方米/日合成油;另外一座是羚羊天然气制合成油厂(Oryx GTL),生产5400立方米/日合成油。

▲ 非洲最大的天然气制合成油是艾斯卡佛斯天然气制合成油厂(Escravos GTL),在尼日利亚艾斯卡佛斯地区,位于首都拉各斯东南100km的尼日尔三角洲。该工厂是将天然气转化为合成油,采用萨索尔公司的费-托技术和雪佛龙公司的ISOCRACKING技术,投资84亿美元,2013年投产。初期生产能力为5400立方米/日合成燃料,10年后将达到19000立方米/日。

天然气提取氦

▲ 世界上最早发现天然气中有氦的化学家是美国堪萨斯州大学H.卡笛(Hamilton Cady,1874~1943年)和D.墨福浪德(David McFarland)于1905年分析天然气试样,发现地球中存在氦,而且天然气中最丰富。现在,工业上通常从含氦的天然气中提取氦或从以天然气为原料生产合成氨的尾气中回收氦,也可以从液态空气中用分馏法提取氦。

▲ 含氦(helium)量最高的气田美国新墨西哥州西北角的圣胡安县(San Juan County,New Mexico),天然气田含氦量可达7%。

天然气制甲醇

▲ 全球性的甲醇组织——国际甲醇生产者和消费者协会(IMPCA)是活跃在全球甲醇市场的公司组织,设在比利时布鲁塞尔。关注甲醇工业的技术和进展市场发展。

▲ 世界上最大的甲醇(methanol)供货商——加拿大梅赛尼斯公司(Methanex)。拥有19艘甲醇远洋货轮,销售到北美洲、太平洋地区、欧洲和拉丁美洲。

▲ 世界上最大的甲醇生产厂——加拿大甲醇公司(Canadian Methanol Corporation,CMC)。位于加拿大不列颠哥伦比亚(BC)东北部和平河旁边的皮斯里弗区切特温德镇,占地6400亩。该工厂从当地页岩中提取天然气生产高附加值的甲醇,年产180万吨甲醇。这座工厂是蓝色燃料能源的汽油生产的共享基础设施,从天然气和利用再生能源(风能、水力发电)生产汽油。

天然气汽车

▲ 最早使用天然气作汽车燃料始于第一次世界大战,当时是使用常压胶囊装载天然气作为汽车燃料,以解决战时汽车油料短缺的问题。用压缩天然气作汽车燃料始于20世纪30年代的意大利。

▲ 根据《NGV Global》统计,2017年12月31日世界上有 24 479 265辆天然气汽车,加气站30065座。中国天然气汽车居世界第一,拥有5 350 000辆,占全球总量的21.9%,加气站8300座。远超过一直霸占世界第一的伊朗。

▲ 2017年底天然气汽车占汽车保有量份额最高的国家是亚美尼亚,有244 000辆,占该国汽车总量的56.19%;其次是巴基斯坦,有3 000 000辆,占该国汽车总量的33.04%。由于中国体量大,按照中国公安部截至2017年底的统计,全国机动车保有量为3.10亿辆,中国天然气汽车占汽车保有量仅为1.7%,为全球最低。

▲ 加气站最多的国家是中国。2017年全球有30065座加气站,中国拥有8300座,占全球总量的27.6%。

▲ 世界最大的天然气汽车组织是国际天然气汽车协会(IANGV)。1986年创建,设在新西兰奥克兰。任务是组织天然气汽车的国际论坛,提供技术标准、最新统计、会议。促进和发展全世界的天然气汽车。

期货交易

▲ 世界上最早促成天然气期货交易的人物罗伯特·勒文(Robert Levin)。1955年生,曾经在美国能源部和新墨西哥州立大学供职。1990年任纽约证券交易所计划发展部高级副主任期间,把天然气期货引入到纽约证券交易所。1993年提升为研究部主任。他致力于天然气期货和合同的研究和实施,促进天然气工业获得很大的发展。

▲ 世界上第一笔天然气期货交易是在1990年4月3日纽约证券交易所完成的。天然气期货合约交易诞生有两个原因:天然气市场价格波动和政府放松对天然气的管制。由于这两个原因,给天然气市场带来了附加的风险和责任,导致了对天然气期货合约的需求。

社会团体

▲ 世界上最大的天然气专业组织——国际天然气联盟(International Gas Union)。创建于1931年,非营利性组织,秘书处设在挪威奥斯陆。

▲ 世界上最大的天然气加工组织——气体加工者协会(Gas Processors Association)。1921年成立,设在俄克拉何马州塔尔萨市。从事天然气加工和天然气凝液方面的工作,提供从井口到市场的有价值的信息传播,组织会议,出版刊物等。下设有海湾合作国家分会、欧洲分会。

▲ 全球唯一的天然气输出国组织——天然气输出国论坛(Gas Exporting Countries Forum,GECF)。它是世界领先的天然气生产国的政府间组织,2001年成立于伊朗首都德黑兰,总部设在卡塔尔首都多哈。

▲ 世界上最大的天然气信息组织——国际天然气和气态烃信息中心(International Association for Natural gas,Cedigaz)。创建于1961年,总部设在巴黎。该中心提供天然气和液化气(LNG和LPG)信息,在世界享有权威。每年出版“世界天然气报告”。报道世界各国天然气状况,其数据有权威性,广泛被采用。


非常规天然气

非常规天然气是滞留在低渗透地层的天然气,分布广,开采难度大,开采成本高。

从商业价值来看,目前非常规天然气资源仅指致密气、煤层气和页岩气。这三种天然气通过政府的优惠政策,可获得经济效益。其次,属于非常规天然气的还有水中的天然气,包括天然气水合物、水溶性天然气和地压气。这类天然气目前尚无经济价值。

非常规天然气开采难度与所处地层的孔隙度和渗透率有密切关系,依下列顺序开采难度增加:

常规天然气→致密砂岩气→煤层气→页岩气→天然气水合物

降低生产成本、减少投资风险以及降低环境足迹是非常规天然气能否进入市场的关键。

致密气

▲ 世界致密砂岩气(tight sands gas)资源约196万亿立方米,占全球非常规天然气资源的22%,主要分布在非洲和中东,占全球总量的23.5%。根据美国能源情报署(EIA)引用H-H.Rogner“世界油气资源评价(An Assessment of World Hydrocarbon Resources)”对全球致密砂岩气资源的估计如下表。


根据2015年全国油气资源动态评价结果,致密气地质资源量22.9万亿立方米,可采资源量11.3万亿立方米。

▲ 苏里格气田Sulige gas field 是中国最大的陆上气田。苏里格气田位于鄂尔多斯盆地中北部。苏里格气田以低渗透、低压力和低丰度为特征。面积40000 km2,储层埋深3200~3500 m,含气层主要在二叠纪砂岩。其储层的空气渗透率为0.1~2.0 mD(毫达西)。地质储量约1.68×1012 m3 ,可采储量0.5336万亿立方米,2001年发现,2006年投产。

煤层气

▲ 煤层气(Coalbed methane)资源最丰富的国家按地质储量依次为俄罗斯(17~113万亿立方米)、加拿大(6~76万亿立方米)、中国(30~35万亿立方米)、澳大利亚(8~14万亿立方米)和美国(11万亿立方米)。这五个国家约占世界总量的95%。美国是目前进行煤层气商业开采中产量最高的国家。


根据2015年中国油气资源动态评价结果,煤层气在埋深2000米以浅地质资源量30.1万亿立方米,可采资源量12.5万亿立方米。

▲ 澳大利亚商业性开采煤层气始于1996在昆士兰( Queensland)博文盆地(Bowen Basin )。

页岩气

▲ 页岩气工业化的世界第一功臣美国商人、房地产开发商和慈善家米切尔(George Phydias Mitchell,1919~2013年)是页岩气工业化的功臣。1919年诞生于美国南部得克萨斯州东部加尔维斯顿县加尔维斯敦(Galveston)。最突出的功劳是经济地抽取了页岩气,被称为巴尼特页岩气(Barnett shale)之父。

▲ 页岩气技术可采资源量最多的国家是中国。2013年美国能源情报署(EIA)重新评估了全球页岩气技术可采资源量,估计中国页岩气技术可采资源量为31.55万亿立方米,占全球总量的15.3%。


▲ 页岩气(World Shale Gas Resources)是当今世界开发热点。估计世界页岩气技术可采资源量约为206万亿立方米,相当于煤层气和致密砂岩气的总和。中国、阿根廷、阿尔及利亚和美国等4个国家的页岩气技术可采储量占全球总量的45%。目前只有美国、加拿大和中国在开采。

▲ 世界上最早开发的页岩气——马塞勒斯地层(Marcellus Formation)。位于美国阿巴拉契亚盆地,2000年发现,可采储量为4.45~13.7万亿立方米;

其次为海恩斯维尔页岩(Haynesville Shale),位于美国墨西哥湾一带2008年发现,可采储量为7.08万亿立方米。

▲ 马塞勒斯地层(Marcellus Formation)是美国最大的页岩气储层,也是目前世界上最大的页岩气田,位于阿巴拉契亚盆地。面积240000平方公里,埋深1200~2600米,厚度15~60米。原始地质储量估计为42.45万亿立方米,其中估计可回收气量24000亿立方米。采收率为5.6 %。2008年开始生产,平均每口井的开采费用为600万美元,井距20.8平方公里,产量为0.42亿立方米/日。

▲ 页岩气产量最多的国家是美国,2016年美国页岩气产量达到4820亿立方米,占天然气总产量的64.3%,储采比为12.3年。

▲ 中国最深的页岩气井是足201H-1井,于2016年8月20日开钻的预探井,井底温度132摄氏度,井深6038米。

▲ 美国页岩气产量增长快,8年间增长了6倍。美国页岩气占天然气总产量从2008年仅占1.05%,发展到2016年达到64.3%。

天然气水合物

▲ 甲烷水合物最早是20世纪60年代在俄罗斯发现的,从21世纪初才开始从可燃冰提取甲烷的研究。

▲ 最先发现的天然气水合物气田——俄罗斯麦索雅哈气田(Messoyakha gas field),位于俄罗斯西西伯利亚盆地北部永久冻土带地区,是典型的天然气水合物气藏。1968年发现,1970年开始生产,该气田的一部分气藏被确认为天然气水合物稳定地带。1978年该气田关闭。

▲ 国际上主导研究非常规天然气资源特别是天然气水合物机构——水合物能源国际Hydrate Energy International ,HEI) ,评价出全球天然气水合物的分布,专注于从天然气水合物商业性提取天然气的安全性和环境可行性。。属于国际应用系统分析研究所(International Institute for Applied Systems Analysis,IIASA)的下属组织。

▲ 世界上最多的尚未开发的天然气资源是天然气水合物(Methane clathrate)。在地球上约有27%的陆地是可以形成天然气水合物的潜在地区,而在世界大洋水域中约有90%的面积也属潜在区域。根据《Hydrate Energy International(水合物能源国际)》计算,海洋含水合物砂层中的天然气地质储量为43311万立方英尺(1225.7万亿立方米)。

美国是天然气水合物资源最多的国家,有7013万立方英尺(198万亿立方米),占全球总量的16%

日本天然气水合物研究唯一组织是日本甲烷水合物研究组织(Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan,MH21)是工业-政府-学术合作的研究组织。根据2001年颁布“日本甲烷水合物开发发展计划”成立的。对日本周边海洋的天然气水合物的研究和开发进行研究。

日本天然气水合物钻探公司是日本石油天然气与金属矿物资源机构(Japan Oil, Gas and Metals National Corporation ,JOGMEC)  2004229日依法成立的公司。该机构联合日本产业技术综合研究所,在爱知县附近海域进行海底可燃冰钻探。这是在全球范围内首次成功分离海底可燃冰并采集气体,5天的试开采中日产气量约20000立方米

▲ 全球二氧化碳置换海域天然气水合物中的甲烷研究中心——德国莱布尼兹海洋研究中心(IFM-Geomar,按照海域天然气水合物储层计划“Submarine Gas Hydrate ReservoirsSUGARPlan 二氧化碳置换海域天然气水合物以达到获得能源和温室气体减量的双重目标。

同时,有挪威卑尔根大学(University of Bergen )物理技术学院Bjørn KvammeArne Graue也进行此类研究。

首次研究甲烷水合物稳定带厚度是2008年美国海军研究实验室(US Naval Research LaboratoryNRL)Wood and Jung完成。


▲ 目前世界上持续产气时间最长、产气总量最大是中国。2017年5月18日离岸300多公里的南海北部神狐海域“蓝鲸一号”海上钻井平台试采天然气水合物,截至6月21日连续试采达42天,累计产量超过23.5万立方米。

水溶性天然气

▲ 世界上开采水溶性天然气最多的是日本关东天然气开发公司(Kanto Natural Gas Development Co.,Ltd.)。位于千叶县,开采最多,历史也最长。从南关东气田提取天然气的同时,还从事气田水提碘等卤水的处理,其日本碘生产量占世界总量的50%。

特殊天然气

▲ 阿斯特拉罕气田(Astrakhan field)是目前俄罗斯最大的含硫气田,位于里海北端的阿斯特罕城附近。天然气含酸性气高达40%,其中H2S占24%,CO2占14%;另外还含有大量的含硫凝析油和水,水中含许多氯化物。气井的关井压力达41.2MPa,气体生成水化物的温度在30℃以上。

▲ 赵兰庄气田是中国最大的硫化氢气田,位于华北地台冀中拗陷南部,面积达60平方公里。天然气中硫化氢含量达92%。该气田的硫化氢是生物还原成因的,是世界著名的高含硫气藏之一。

▲ 中国最大的二氧化碳气田是黄桥气田。位于江苏省泰兴市黄桥镇,二氧化碳纯度达99.9%。

天然气管输国际贸易

天然气国际贸易指天然气在国家之间的商品交易。这种国际贸易是通过陆地管道输送和海运液化天然气来进行的,但最终只能通过管道输送到用户。由于天然气进入市场必须通过输送管道,所以天然气市场不会像石油市场那样发达,覆盖面那样大,因此天然气国际贸易表现出很强的地区性。2017年天然气贸易量有所增加,但也仅占全球天然气总产量的(管输贸易量+LNG)/总产量=(7407+3934)/36804=30.8%,而石油国际贸易量占全球石油总产量的(原油贸易量+石油产品贸易量)/原油总产量=(2184.2+1135.1)/4387.1=75.7%。

管道运输是一种以管道输送货物的方法,而货物通常是液体和气体。凡是在化学上稳定的物质都可以用管道运送。当今世界,石油天然气推动着世界各国的经济发展,而管道是输送石油天然气最经济的重要途径。

进  程

▲ 中国是最早使用输气管道的国家。最早用木竹管道输送天然气。木竹管作为特殊运输工具是沿用秦汉时期(公元前200余年)输送卤水的竹木笕而发展起来的。

▲ 1821年威廉·哈特(William Hart)在美国宾夕法尼亚州弗里多尼亚当地的小溪沟边散步,发现水面上冒出汽泡,于是在附近钻了一口9米深的井,成功地取得了较大气流的天然气。接着几年接通管道,照亮了附近的住家和商店。最先使用的是木管,1825年改用铅管,并建立了弗里多尼亚天然气照明公司(Fredonia Gas Light Company)。一般将这1821年作为现代天然气工业的开始年。

▲ 美国工业家所罗门·罗伯特·德雷瑟(Solomon Robert Dresser,1842~1911年)是世界上输气管道的先驱者。1890年,S.R.德雷瑟研究天然气输送技术获得重大突破,他发明了防漏管线连接技术。尽管材料和施工技术仍然较复杂,但是已经可以输送到离气源地160公里的地方。

▲ 1958年在四川盆地铺设了第一条输气管道,长20公里,管径159毫米,从永川黄瓜山气田输气到永川化工厂。

1963年四川石油管理局建成全国第二条输气管线,从巴县石油沟输气到重庆,管径426毫米,全长54.7公里,管道首次穿越长江。标志着向工业城市供气的发展阶段。

长  度

▲ 2013年世界管线长度为3 559 186公里,其中天然气输送管线占世界管道总量的80.5%,而原油输送管线只占8.4%。

▲ 世界上输气管道最长的国家是美国。美国天然气管线有1 984 321公里,占世界天然气管线总量2 863 207公里的69.3%。如取赤道周长为40075.04公里,美国的天然气管线可绕地球13圈半。

▲ 2016年俄罗斯天然气管线为171400公里,占世界输气管道的6%。

▲ 世界上最长的输气管线——中亚至中国管线(Central Asia–China gas pipeline)。中亚输往中国的有四条支线——A、B、C、D。起点都在土库曼斯坦,经过乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦抵达中国边境霍尔果斯(huoergusi),或者经过乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦和吉尔吉斯斯坦抵达中国边境乌恰(Wuqia)。2016年后涌往这条丝绸之路的天然气最高可达年输850亿立方米。如果计算从土库曼斯坦到上海,境外管线长度为1833公里,境内干线全长4859公里,管线总长8653公里。

▲ 亚马尔-欧洲输气管线(Yamal–Europe pipeline)是欧洲最长的输气管线,长度4196km,钢材用量803.3万吨,有一座天然气净化厂,34座压气站。将把西伯利亚亚马尔半岛的天然气经由白俄罗斯、波兰输往德国东部,并与西欧的天然气管网联通。1997年竣工。1999年10月新干线贯通白俄罗斯,同时波兰的支线建成,形成330亿立方米/年的输气能力。

▲ 世界上最深的海底输气工程是2005年底建成的从俄罗斯穿越黑海至土耳其的“蓝色溪流(Blue Stream)”输气管线,全长1213公里。浅水区为380米,深水区达2150米。年输气160亿立方米。

▲ 根据美国中央情报局报道,中国2015年天然气管道70000公里、原油管道22900公里、成品油管道25500公里,输水管道710206公里。中国油气管道总计118400公里。

根据中国统计局《中国统计年鉴》的报道,2015年油气管道长度为10.87万公里,2016年为11.34万公里。

▲ 世界上最大的输气管网是俄罗斯统一输气管网。主干线和支线共长158200公里,218个压气站,俄罗斯境内2808公里,境外3251公里,有6个天然气净化加工厂,25个地下储气库。

▲ 世界最长的海底管道——北溪天然气管道(Nord Stream)。由Nord Stream AG负责营运,从俄罗斯维堡(Vyborg)起到德国格赖夫斯瓦尔德( Greifswald)。 该项目包含两条平行管道。1号管道于2011年5月铺设,2011年11月8日正式投入使用。2号管道于2011年至2012年间铺设,2012年10月8日正式投入使用。管径1220毫米,管道总长度1222千米(759英里)。

▲ 世界第二长的海底管道——兰格勒德管线(Langeled pipeline)。将挪威天然气输送到英国的海底管线。全长1166公里,年输气量255亿立方米。

▲ 1994年中国建成第一条海底输气管线——崖13-1—香港海底输气管线,全长778公里。  

储气库

▲ 从1915年加拿大首次在威伦(Wellland)气田开展储气试验到现在,全球已建成715座地下储气库(Underground Gas Storage),共计23007口采气井,总工作气量为3930亿立方米,平均每小时产出2.35亿立方米天然气。

▲ 北美洲储气库数量最多,有480座,工作气量为1488亿立方米,占全球工作气量的37.8%。

▲ 在4种类型地下储气库中,气藏型地下储气库工作气量最大,约占总工作气量的75%,含水层型地下储气库占12%,盐穴型地下储气库占7%,油藏型地下储气库6%。

▲ 地下储气库最多的国家是美国。拥有有411座,容气总量2500亿立方米天然气,其次为前苏联,有47座,总容气量193亿立方米天然气。

▲ 地下储气库最多的前五位公司依次为俄罗斯天然气股份公司,储气量为390亿立方米,有21座储气库;乌克兰天然气公司储气量310亿立方米,有12座储气库;意大利阿吉普公司储气量为129亿立方米,有8座储气库;美国压缩天然气输送公司储气量109亿立方米,有13座储气库;法国天然气公司储气量86亿立方米,有20座储气库。

▲ 2016年底全球有地下储气库672座,其中美国居世界第一,拥有392座,占全球总量392/ 672=58%;中国仅为11座,占全球总量的11/672=1.6%。

▲ 地下储气库以衰竭油气田(depleted field)为储气库最多。2016年底全球衰竭油气田储气库有498座,占全球总量的498/672=74%;中国仅为8座,占全球总量的8/672=1.2%。

管输贸易

▲ 管输天然气国际贸易最早的年代是1946年苏联首次以工业方式生产天然气,从秋明气田输气至华沙,翻开了国际天然气管道贸易的新篇章。

▲ 2017年全球天然气管输进口总量为7407亿立方米。进口最多的国家是德国为948亿立方米,其次为美国807亿立方米、意大利538亿立方米、土耳其428亿立方米、荷兰409亿立方米,中国和英国各为为394亿立方米,居世界第六位。

▲ 世界上最大的天然气销售公司——俄罗斯天然气出口公司(Gazprom Export LLC),1973年成立,设在圣彼得堡。目前出口到西欧25个国家,2016年出口管输天然气1908亿立方米和液化天然气140亿立方米共计2048亿立方米,占世界天然气总贸易量的18.9%。

▲ 挪威是世界上第二大的天然气出口大国,仅次于俄罗斯。2016年俄罗斯出口天然气2154亿立方米,挪威出口1092亿立方米。挪威天然气出口仅到欧洲。

▲ 中国是进口管道最长的国家。国内西气东输部分三条管线长度为19925公里;再加上中缅天然气管道国内全长1727公里,共计21652公里。


特殊管道

▲ 世界上最早建成的氢气管线——莱茵-鲁尔氢气管道。氢气管道输送是将氢气通过管道运输到需求地的基础设施,输送成本类似于压缩天然气(CNG)。1938年建成的莱茵-鲁尔( Rhine-Ruhr)160公里氢气管道至今仍然在运行。截至2004年,美国有1400公里低压氢气管道和欧洲有1500公里的低压氢气管道在运行。

▲ 氨管道最长的国家——俄罗斯→乌克兰。氨是剧毒物质,通常不采用长距离管输,因此不常见。目前的氨管线是从俄罗斯 TogliattiAzotfacility连接到乌克兰 Transammiak,输送到黑海出口港—敖德萨。

▲ 世界上运行的最长的液硫输送管线有:⑴ 加拿大艾伯塔省从天然气加工厂输送到海边到液硫运输船上。直径200毫米,41公里长,埋于地下,蒸汽夹套伴热。⑵ 美国怀俄明州卡特溪(carter creek,wyoming)有一条液硫输送管线,直径150毫米,33公里长。管道架在地面上,1983年竣工投产。⑶ 沙特阿拉伯朱拜勒(Jubail,Saudi Arabia)有一条液硫输送管线,直径250毫米,24公里长,管道架在地面上,1983年竣工投产。

液化天然气贸易

LNG是天然气的一种价廉的国际贸易方式,它将海外如卡塔尔、澳大利亚等闲置的天然气,经由液化加工,用LNG专用运输船运输到需求的国家。

进  程

▲ 世界上最早的LNG贸易是在1959年英国气体局(英国天然气公司的前身)将船装载2000吨LNG的“甲烷先锋号(Methane Pioneer)”,从美国路易斯安娜州查尔斯湖出发,横跨大西洋运输到英国泰晤士河口的坎维岛,供国营北泰晤士燃气管理局使用。这种独特的货物安全地横渡海洋是世界海运史的首例,标志着液化天然气准备进入了商业化国际贸易阶段。

▲ 世界第一家商业液化天然气生产厂是阿尔泽液化天然气生产厂(Arzew LNG),装置名称Arzew GL4Z,1964年在阿尔泽建立。气源来源于哈西鲁迈勒气田。

▲ 1917年美国从天然气中提氦,从而在西弗吉尼亚州建造了世界上第一座天然气液化工厂。

▲ LNG价格最低廉是在刚出口的时期,那时采用固定价格。1969年日本进口美国阿拉斯加的液化天然气时,其价格是按向工程项目投资额为基础计算出来的,为固定价格52美分/百万英热单位。后来,文莱、阿布扎比也在初期采用固定价格,但是1973年第一次石油危机后,仿效油价高涨,液化天然气价格也随之上扬。第二次石油危机后的1979年以来,采用原油等价方式,即根据政府原油出售价格(GSP)100%相关联等价热量来决定液化天然气价格。

生  产

▲ 中东波斯湾有个世界上最大的气田—南帕尔斯/北部穹窿凝析气田(South Pars / North Dome Gas-Condensate field),拥有可采储量35.66万亿立方米,是世界上最大的LNG生产基地,可供应大西洋市场和太平洋市场。

▲ 世界上最大的LNG生产公司是卡塔尔液化天然气有限公司(Qatar Liquefied Gas Company Ltd.,Qatargas),也是卡塔尔国有的天然气公司。在近海生产天然气供应给在莱凡角的LNG工厂,于1984年11月1日成立。利用世界最大的南帕尔斯/北部穹窿凝析气田(South Pars / North Dome Gas-Condensate field),生产和销售液化天然气和天然气凝液。

贸  易

▲ 2016年1月全球LNG生产能力为310.5MT,在建生产能力为141.5MT,拟建890MT,2020年全球LNG贸易量将增加46%。

▲ 2016年全球LNG贸易总额明显增加,达263.6MT,比2015年增加7.5%。在贸易总额中有74.6MT属于现货和短期贸易,占28.3%。

▲ 亚洲对LNG需求最大,占全球LNG需求的73%,

▲ 全球LNG供应最多的是卡塔尔,占30%;来自太平洋盆地供应的LNG占45%。

▲ 2016年新增4个LNG进口国,现达到39个进口国。

▲ 2016年底出口国达19个,全球天然气液化能力增加了36TM,达到340 MTPA.

▲ 2016年底全球总气化能力达830MT。在建的气化能力达86MT,其中70%即60MT在亚洲。

▲ 2017年全球LNG贸易总量为3934亿立方米,日本进口量为1139亿立方米、中国为526亿立方米、韩国为513亿立方米。中国微微超过韩国,居世界第二LNG进口国。BP

▲ 卡塔尔是世界上最大的LNG出口国,2016年出口量1044亿立方米占全球出口总量3466亿立方米的30.1%,其次是澳大利亚16.4%、马来西亚9.3%。

▲  日本是世界上最大的LNG进口国,2016年进口量达1085亿立方米,占全球总量的31.3%。其次是韩国12.7%和中国9.9%。

造  船

▲ 2016年有478艘LNG运输船在航行,其中船舱容量在90000~170000立方米居多,占总量的73.0%。

▲ 世界上最大的液化天然气运输船是Q-Max型。Q表示卡塔尔(Qatar),Max表示能够靠近卡塔尔码头的最大尺寸,船长345m,宽53.8m,高34.7m。薄膜型,舱容>250000立方米。航线从卡塔尔至英国和美国。2017年有14艘Q-Max型LNG运输船在航行,均由三星(Samsung)和大宇(Daewoo)制造。其次为Q-Flex 型液化天然气运输船,有30艘在航行。

▲ 建造液化天然气运输船最多的国家是韩国。2015年5月建造已经建造了259艘,占全球总量的63%,还有64艘正在建造。

▲  建造液化天然气运输船最多的前三个公司均在韩国:三星(Samsung)、大宇(Daewoo)和现代(Hyundai)。2016年5月交付240艘,正在建造56艘。

▲  LNG船舶围护系统主要有两类:独立球型(Moss Rosenberg)和薄膜型(Membrane)。其中薄膜型居首位。2016年占LNG船舶围护系统总数的70.5%。中国建造的LNG运输船均为薄膜型。

▲ 第一艘Q-Max型LNG运输船——Mozah于 2008年9月29日交付,船舶围护系统为薄膜型,仓容267335立方米,由三星(Samsung HI)建造,卡塔尔天然气公司(Nakilat)管理。2009年1月11日开往西班牙毕尔巴鄂港,交付第一批266000立方米的液化天然气。

▲ 船龄多数在38~40年之间。“SCF Arctic”号 1969年建造,2014年退役,船龄45年。目前已退役的液化天然气运输船有34艘。

▲ “大鹏昊(Dapeng Sun)”号和“大鹏月(Dapeng Moon)”号是中国建造的最早的运输船。由沪东中华造船(集团)有限公司建造,GT NO96薄膜型。随后又建造了大鹏星(Dapeng Star)、闽鹭(Min Lu),并承担外国公司液化天然气运输船的建造。

▲ 世界上最重要的海运峡口是霍尔木兹海峡。世界上液化天然气贸易量约34%必经霍尔木兹海峡,到东亚必经马六甲海峡;到美国和英国必经曼德海峡、苏伊士运河和直布罗陀海峡。

接收站

▲ 2016年新建了11个LNG接收站,全球现有124个LNG接收站,其中亚洲有67个,占全球总量的54%。

▲ 世界上LNG接收站最多的国家是日本,有34座LNG接收站分布在沿海,西海岸居多。

▲ 平泽LNG接收站(Pyeong-Taek  LNG Terminal)是当今世界上最大的LNG接收站,平泽市位于韩国西海岸地区,在首尔以南60公里, 总面积451.38平方公里。平泽LNG接收站1986年建成,业主和操作者均为韩国天然气公司(KOGAS),拥有23个LNG储罐,可储存3 360 000立方米液态LNG;有39个气化器,每年可以气化输送519亿立方米天然气。1987年建成98公里长的高压输气管道,连接平泽接收站和仁川(Incheon)接收站(首尔北边)。1988年,首尔7个城市配气公司建造了1900公里配气管网。

▲ 袖浦LNG接收站(Sodegaura LNG Terminal)是日本仅次于韩国平泽LNG接收站的第二大LNG接收站。业主和操作者均为东京电力(Tokyo Electric )和东京燃气(Tokyo Gas),1973年建成,拥有35个LNG储罐,可储存2 660 000立方米液态LNG;有39个气化器,每年可以气化输送404亿立方米天然气。

▲ 中国现有运行的接收站有15座。其中两座在台湾。有53个储罐,气化能力达806亿立方米。

▲ 2016年底全球有浮式LNG储存再气化装置(FSRU)船24艘。处理总量达360万立方米。FSRU船订单9艘,其中6艘于2017年交付。

▲ 中国第一座离岸的浮式LNG储存再气化装置在天津,有4个储罐,可储液145130立方米,有3个气化器,设计能力为30亿立方米/年,2013年竣工。

▲ 1944年10月20日美国俄亥俄州克里夫兰(Cleveland),属东俄亥俄州天然气公司的LNG陆上储罐发生泄露,其原因是那时钢材含镍量非常低,这种脆性钢材暴露在极冷的液化天然气中时,发生裂缝引发着火。储罐周围 没有设置挡土墙,蔓延到城市下水道系统,冲击面广,爆炸剧烈,造成128人死亡,200~400人烫伤。


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