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龐名立 的個人博客

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2018年世界天然氣全記錄

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本報告記錄2018年6月前最早最新最久最牛的事件。內容分為:

常規天然氣

       進程  儲量  氣田  產量  消費  燃氣發電  城市燃氣  天然氣制合成油  天然氣提氦  天然氣制甲醇  天然氣汽車  期貨交易  社會團體

非常規天然氣

       致密氣  煤層氣  頁巖氣  天然氣水合物  水溶性天然氣  特殊天然氣

管輸國際貿易

       進程  管輸國際貿易  長度  儲氣庫 特殊管道

液化天然氣貿易

       進程  生產  貿易  造船  接收站  

單位換算

常規天然氣

天然氣是指在地表以下、孔隙性地層中、天然存在的氣態烴類和非烴類混合物可以分為常規天然氣和非常規天然氣。

常規天然氣指按常規鉆井方式得到的天然氣。這種天然氣在組分上是以烴類為主,并含有一定的非烴類組分的氣體。非烴類氣體大多與烴類氣體伴生,但在某些氣藏中可以成為主要組分,形成以非烴氣體為主的氣藏。這類狹義的天然氣主要有煤生氣和油型氣。

根據BP 2018年報告,天然氣占一次能源消費的比例為23.4%。根據IEA 2016年報告,天然氣發電占全球電力生產的21.6%。

進 程

▲ 早在西周初年(公元前1066~771年)的《周易》記載“象曰:澤中有火”。這是關于天然氣在水面上燃燒這一自然現象的最早文字記載。據西晉文學家左思(公元約250~305年)所著的《蜀都賦》中有“火井沉熒于幽泉,高焰飛煽于天垂”之句,說明1700年前在四川地區已發現有“火井”。

▲ 1821年威廉·哈特(William A.Hart)在紐約州弗里多尼亞鉆了一口9米深的井。用管道輸送到城鎮,供街道和住宅照明。首先使用的是竹木管,1825年改用鉛管。美國把1821年定為現代天然氣工業的誕生年代。

▲ 世界上最早的深井坐落在我國四川自貢市大安區阮家壩山下,由人工鉆鑿的燊海井是世界上最早挖掘的深井。開鉆于清代道光15年(公元1835年),據《川鹺概略》記載,歷時3年,方始鑿成。井深1001.42米,既產鹵,又產氣。

▲ 1946年蘇聯建成了第一條長輸氣管道,從薩拉托夫到莫斯科,全長約800公里。蘇聯把1946年定為蘇聯現代天然氣工業的誕生年代。

儲 量

世界上天然氣最富集的地區在中東波斯灣,可采儲量約有40萬億立方米,由于管輸困難,以生產成液化天然氣和合成油銷售。其次是俄羅斯亞馬爾半島,天然氣探明可采儲量已超過10萬億立方米,主要是管輸供應給西歐國家。

▲ 世界上天然氣最富集的地區在中東波斯灣,可采儲量約有40萬億立方米,由于管輸困難,以生產成液化天然氣和合成油銷售。其次是俄羅斯亞馬爾半島,天然氣探明可采儲量已超過10萬億立方米,主要是管輸供應給西歐國家。

▲ 2017年全球天然氣剩余可采儲量為193.6萬億立方米,比2016年186.6萬億立方米增加了3.7%,剩余最多的國家依次是俄羅斯占全球的18.1%、伊朗17.2%、卡塔爾12.9%、土庫曼斯坦10.1%,這四個國家占全球天然氣剩余儲量的58.3%。美國為4.5%,居世界第5位,中國居11位。全球天然氣儲采比為52.6年。值得注意,2017年俄羅斯天然氣剩余可采儲量重返世界第一,又超過伊朗。

▲ 土庫曼斯坦是中亞天然氣剩余可采儲量最豐富、可采儲量增長最快的的國家,2000年底居世界第11位,2010年底躍入世界第4位,占世界總量的4.3%,2017年剩余可采儲量達19.5萬億立方米,比2016年17.5萬億立方米增加了11%,占全球總量的10.1%。

氣 田

▲ 俄羅斯是世界上天然氣儲量最多的國家,在世界排名前10位的非伴生氣田中,俄羅斯就占有五席。


▲ 現代天然氣工業開發的最早最大的氣田是胡果頓氣田(Hugoton Natural Gas Area),位于美國堪薩斯州胡果頓城蘇華德縣,1922年發現,1928年投產。地質屬二疊紀,含氣面積814平方公里??刹蓛α?.29萬億立方米。該氣田的氦含量異常高,可達0.3~1.9%。

▲ 世界上最大的海上氣田是南帕爾斯/北部穹窿凝析氣田(South Pars / North Dome Gas-Condensate field)。在波斯灣內,屬于伊朗和卡塔爾,可采儲量為34.95萬億立方米。


▲ 世界上最大的陸上氣田是烏連戈伊氣田(Urengoy gas field),在俄羅斯境內,位于俄羅斯西伯利亞盆地的西北部亞馬爾—涅涅茨自治區。1966年被發現,該氣田可采儲量達8.49萬億立方米。1978年開始生產。隸屬于烏連戈伊天然氣生產有限責任公司(OOO Urengoigazprom)。

▲ 世界上燃燒最久的天然氣坑——達瓦扎坑(Derweze),位于土庫曼斯坦阿哈爾州,在卡拉庫姆沙漠中部,離阿什哈巴德以北約260公里。1971年蘇聯地質學家進行鉆探時,意外發現了一個充滿天然氣的地下洞穴。鉆探設備下的一片泥土倒塌,留下一個直徑約50~100米的大洞。為了防止有毒氣體外泄,他們決定點燃漏出來的天然氣。截至今日,洞口的火焰從未間斷過。當地人稱之為“地獄之門”。 “地獄之門”是直徑約為70米的大坑,已經燃燒了40多年。


▲ 世界上尚在生產的最古老的油氣田出磺坑油氣田(ChuHuangKeng field)在中國臺灣,1861年發現,深為300~3560米。1876 ~1946年累計產油17萬噸、天然氣5500萬立方米。后發現深部氣藏,轉而以產氣為主,兼產凝析油。該油氣田建立有“出磺坑油井紀念碑”。

▲ 美國最大的氣田——阿納達科盆地( Anadarko Basin),盆地面積為130000平方公里,到20世紀末葉,阿納達科盆地是美國天然氣產量最高的地區,也是美國唯一生產碘和氦的地區。

▲ 中亞最大的氣田,也是世界上第六大氣田是南約羅坦氣田(Galkynysh Gas Field),也稱南約羅坦-奧斯曼氣田(South Yolotan-Osman gas field)。土庫曼斯坦境內,2006年發現,氣田長75公里、35公里寬,厚度500米,估計可采儲量為2.8萬億立方米。

▲ 根據《人民日報》2018-06-22報道,中石油塔里木油田首鉆井深超過8000米的天然氣井——克深902井近日正式投產,日產氣量達40萬立方米, 屬于世界罕見的裂縫性致密砂巖氣藏,開發難度極大。

產 量

▲ 中國首次使用旋轉鉆機在1939年11月25日,在巴縣石油溝巴1井首次使用旋轉鉆機,德國制。在井深1402.2米的三疊系嘉陵江組獲得天然氣流,最大關井壓力10.6MPa,日產天然氣15000立方米。

▲ 中國第一口超深井在1976年4月位于四川東部地臺區的武勝縣,井深6011米,井名稱為 “女基井”。

▲ 天然氣產量最多的國家是美國。2009年美國天然氣產量超過俄羅斯,成為世界上最大的天然氣生產國,2017年生產7345億立方米,占全球總量的20%,其中有64%是非常規天然氣。

▲ 歐洲最大的供氣國是俄羅斯。盡管俄羅斯已經降為世界上第二天然氣生產國,2017年天然氣產量為6356億立方米,占全球總量的17.3%。俄羅斯的天然氣產量取決于歐盟天然氣市場的需求,當歐盟經濟不景氣時,俄羅斯天然氣產量就減少。

▲ 歐洲另一個主要供氣國是挪威。挪威2017年天然氣產量為1232億立方米,僅占全球總量的3.3%,但挪威出口到歐洲的數量為1092億立方米,次于俄羅斯的出口量。

消費量

▲ 世界上最大的天然氣生產和銷售公司俄羅斯天然氣工業股份公司(OAO Gazprom),1989年建立,國有企業,約有60多個子公司,總人數39.3萬人,總部在莫斯科。

▲ 天然氣消費量最多的國家是美國。2017年消費了7395億立方米,雖然比2016年消費7053億立方米減少了1.2%,但占全球總量的22.1%,居世界第一;同期,2017年中國天然氣消費2404億立方米,比去年增長15.5%,占全球總量的6.6%。

▲ 2017年天然氣在一次能源消費中最多的國家是特立尼達&多巴哥,占該國一次能源消費中的87.8%;其次為烏茲別克斯坦(83.3%)、土庫曼斯坦(77%)、卡塔爾(75.4%)。

▲ 天然氣價格較低的地區是北美洲,其次是歐洲,亞洲地區較貴,這取決于市場自由化程度。亞洲通常采用“照付不議”合同形式。

地下儲氣庫

▲ 2016年底全球有地下儲氣庫672座,其中美國居世界第一,擁有392座,占全球總量392/ 672=58%;中國僅為9座,占全球總量的9/672=1.3%。

▲ 地下儲氣庫以衰竭油氣田(depleted field)為儲氣庫最多。2016年底全球衰竭油氣田儲氣庫有498座,占全球總量的498/672=74%;中國僅為8座,占全球總量的8/672=1.2%。

▲ 全球地下儲氣庫的工作能力以衰竭油氣田居首,高達3406億立方米,占全球地下儲氣庫工作能力4240億立方米的80%。

燃氣發電

▲ 世界上燃氣發電最多的國家是美國。由于美國頁巖氣開采成功,使其天然氣發電在電力結構中的份額快速增長,2016年美國燃氣發電1378307 GWh,占發電總量4076827GWh的33.8%,已經超過燃煤發電1239149 GWh,差距為3.4%。

▲ 蘇古特-2發電站(Surgut-2 Power Station)是世界上最大的燃氣發電站,位于俄羅斯西伯利亞鄂畢河(Ob River)邊。2011年擴建,增加兩個400MW,加上原有的4800MW,裝機容量達5597MW。采用聯合循環裝置,總效率達56%。

▲ 中國最大的燃氣發電站是位于臺灣桃園市觀音區大潭發電廠(Tatan Power Plant),居全球第六位,裝機容量為4384MW。

▲ 日本是燃氣發電最多的國家,全球前十位最多的是日本,按裝機容量排位為新潟東(Higashi-Niigata,5149MW)、 富津(Futtsu,5040MW)、川越(Kawagoe,4802MW)、千葉(Chiba,4380MW)、姬路-2(Himeji No. 2,4119MW)、知多(Chita,3966MW)、姉崎(Anegasaki,3600MW)、袖浦(Sodegaura,3600MW)。

城市燃氣

▲ 世界上最早的城市煤氣公司1804年5月18日德國溫莎(Frederick Albert Winsor,1763~1830年)得到英國第一個制造瓦斯的專利。不顧別人反對和譏笑,溫莎在公司中獲得有影響力的股東支持。1807年1月28日將倫敦的帕爾林蔭道的公共街道用瓦斯照明。這消除了許多人對瓦斯實用性的疑慮。1812年4月,國會頒發特許狀給溫莎的威斯敏斯特瓦斯及焦炭公司,成為世界最早的城市煤氣公司。

▲ 亞洲地區最早的煤氣公司是香港中華煤氣有限公司(Hong Kong & China Gas Company),1862年在香港創立。世界各國的煤氣公司最初都是采用煤制氣,后來天然氣工業發展逐步取代煤制氣。

▲ 日本最早的煤氣公司是東京瓦斯株式會社(Tokyo Gas),成立于1885年。最初經營煤制氣。1969年日本政府強調城市清潔,該公司開始進口液化天然氣作為城市燃料,是日本進口液化天然氣最多的公司,約占日本總量的15%。

▲ 中國是世界上城市用氣最多的國家。據中國統計局《中國統計年鑒》統計,2016年中國城市用氣人口為30855.57萬人,消費1172.72億立方米天然氣。

天然氣制合成油

▲ 世界上最大的天然氣制合成油工廠是珀爾天然氣制合成油廠(Pearl GTL)。建在卡塔爾拉斯拉凡港(Ras Laffan)。由卡塔爾石油和殼牌公司出資興建。首次從珀爾天然氣制合成油工廠商業船運合成油是在2011年6月13日。2012年生產能力達到滿負荷,將4500萬立方米/日天然氣轉化為2.2萬立方米/日。

▲ 世界上少有兩座都在卡塔爾拉斯拉凡港(Ras Laffan)。一座是珀爾天然氣制合成油廠(Pearl GTL),生產2.2萬立方米/日合成油;另外一座是羚羊天然氣制合成油廠(Oryx GTL),生產5400立方米/日合成油。

▲ 非洲最大的天然氣制合成油是艾斯卡佛斯天然氣制合成油廠(Escravos GTL),在尼日利亞艾斯卡佛斯地區,位于首都拉各斯東南100km的尼日爾三角洲。該工廠是將天然氣轉化為合成油,采用薩索爾公司的費-托技術和雪佛龍公司的ISOCRACKING技術,投資84億美元,2013年投產。初期生產能力為5400立方米/日合成燃料,10年后將達到19000立方米/日。

天然氣提取氦

▲ 世界上最早發現天然氣中有氦的化學家是美國堪薩斯州大學H.卡笛(Hamilton Cady,1874~1943年)和D.墨福浪德(David McFarland)于1905年分析天然氣試樣,發現地球中存在氦,而且天然氣中最豐富?,F在,工業上通常從含氦的天然氣中提取氦或從以天然氣為原料生產合成氨的尾氣中回收氦,也可以從液態空氣中用分餾法提取氦。

▲ 含氦(helium)量最高的氣田美國新墨西哥州西北角的圣胡安縣(San Juan County,New Mexico),天然氣田含氦量可達7%。

天然氣制甲醇

▲ 全球性的甲醇組織——國際甲醇生產者和消費者協會(IMPCA)是活躍在全球甲醇市場的公司組織,設在比利時布魯塞爾。關注甲醇工業的技術和進展市場發展。

▲ 世界上最大的甲醇(methanol)供貨商——加拿大梅賽尼斯公司(Methanex)。擁有19艘甲醇遠洋貨輪,銷售到北美洲、太平洋地區、歐洲和拉丁美洲。

▲ 世界上最大的甲醇生產廠——加拿大甲醇公司(Canadian Methanol Corporation,CMC)。位于加拿大不列顛哥倫比亞(BC)東北部和平河旁邊的皮斯里弗區切特溫德鎮,占地6400畝。該工廠從當地頁巖中提取天然氣生產高附加值的甲醇,年產180萬噸甲醇。這座工廠是藍色燃料能源的汽油生產的共享基礎設施,從天然氣和利用再生能源(風能、水力發電)生產汽油。

天然氣汽車

▲ 最早使用天然氣作汽車燃料始于第一次世界大戰,當時是使用常壓膠囊裝載天然氣作為汽車燃料,以解決戰時汽車油料短缺的問題。用壓縮天然氣作汽車燃料始于20世紀30年代的意大利。

▲ 根據《NGV Global》統計,2017年12月31日世界上有 24 479 265輛天然氣汽車,加氣站30065座。中國天然氣汽車居世界第一,擁有5 350 000輛,占全球總量的21.9%,加氣站8300座。遠超過一直霸占世界第一的伊朗。

▲ 2017年底天然氣汽車占汽車保有量份額最高的國家是亞美尼亞,有244 000輛,占該國汽車總量的56.19%;其次是巴基斯坦,有3 000 000輛,占該國汽車總量的33.04%。由于中國體量大,按照中國公安部截至2017年底的統計,全國機動車保有量為3.10億輛,中國天然氣汽車占汽車保有量僅為1.7%,為全球最低。

▲ 加氣站最多的國家是中國。2017年全球有30065座加氣站,中國擁有8300座,占全球總量的27.6%。

▲ 世界最大的天然氣汽車組織是國際天然氣汽車協會(IANGV)。1986年創建,設在新西蘭奧克蘭。任務是組織天然氣汽車的國際論壇,提供技術標準、最新統計、會議。促進和發展全世界的天然氣汽車。

期貨交易

▲ 世界上最早促成天然氣期貨交易的人物羅伯特·勒文(Robert Levin)。1955年生,曾經在美國能源部和新墨西哥州立大學供職。1990年任紐約證券交易所計劃發展部高級副主任期間,把天然氣期貨引入到紐約證券交易所。1993年提升為研究部主任。他致力于天然氣期貨和合同的研究和實施,促進天然氣工業獲得很大的發展。

▲ 世界上第一筆天然氣期貨交易是在1990年4月3日紐約證券交易所完成的。天然氣期貨合約交易誕生有兩個原因:天然氣市場價格波動和政府放松對天然氣的管制。由于這兩個原因,給天然氣市場帶來了附加的風險和責任,導致了對天然氣期貨合約的需求。

社會團體

▲ 世界上最大的天然氣專業組織——國際天然氣聯盟(International Gas Union)。創建于1931年,非營利性組織,秘書處設在挪威奧斯陸。

▲ 世界上最大的天然氣加工組織——氣體加工者協會(Gas Processors Association)。1921年成立,設在俄克拉何馬州塔爾薩市。從事天然氣加工和天然氣凝液方面的工作,提供從井口到市場的有價值的信息傳播,組織會議,出版刊物等。下設有海灣合作國家分會、歐洲分會。

▲ 全球唯一的天然氣輸出國組織——天然氣輸出國論壇(Gas Exporting Countries Forum,GECF)。它是世界領先的天然氣生產國的政府間組織,2001年成立于伊朗首都德黑蘭,總部設在卡塔爾首都多哈。

▲ 世界上最大的天然氣信息組織——國際天然氣和氣態烴信息中心(International Association for Natural gas,Cedigaz)。創建于1961年,總部設在巴黎。該中心提供天然氣和液化氣(LNG和LPG)信息,在世界享有權威。每年出版“世界天然氣報告”。報道世界各國天然氣狀況,其數據有權威性,廣泛被采用。


非常規天然氣

非常規天然氣是滯留在低滲透地層的天然氣,分布廣,開采難度大,開采成本高。

從商業價值來看,目前非常規天然氣資源僅指致密氣、煤層氣和頁巖氣。這三種天然氣通過政府的優惠政策,可獲得經濟效益。其次,屬于非常規天然氣的還有水中的天然氣,包括天然氣水合物、水溶性天然氣和地壓氣。這類天然氣目前尚無經濟價值。

非常規天然氣開采難度與所處地層的孔隙度和滲透率有密切關系,依下列順序開采難度增加:

常規天然氣→致密砂巖氣→煤層氣→頁巖氣→天然氣水合物

降低生產成本、減少投資風險以及降低環境足跡是非常規天然氣能否進入市場的關鍵。

致密氣

▲ 世界致密砂巖氣(tight sands gas)資源約196萬億立方米,占全球非常規天然氣資源的22%,主要分布在非洲和中東,占全球總量的23.5%。根據美國能源情報署(EIA)引用H-H.Rogner“世界油氣資源評價(An Assessment of World Hydrocarbon Resources)”對全球致密砂巖氣資源的估計如下表。


根據2015年全國油氣資源動態評價結果,致密氣地質資源量22.9萬億立方米,可采資源量11.3萬億立方米。

▲ 蘇里格氣田Sulige gas field 是中國最大的陸上氣田。蘇里格氣田位于鄂爾多斯盆地中北部。蘇里格氣田以低滲透、低壓力和低豐度為特征。面積40000 km2,儲層埋深3200~3500 m,含氣層主要在二疊紀砂巖。其儲層的空氣滲透率為0.1~2.0 mD(毫達西)。地質儲量約1.68×1012 m3 ,可采儲量0.5336萬億立方米,2001年發現,2006年投產。

煤層氣

▲ 煤層氣(Coalbed methane)資源最豐富的國家按地質儲量依次為俄羅斯(17~113萬億立方米)、加拿大(6~76萬億立方米)、中國(30~35萬億立方米)、澳大利亞(8~14萬億立方米)和美國(11萬億立方米)。這五個國家約占世界總量的95%。美國是目前進行煤層氣商業開采中產量最高的國家。


根據2015年中國油氣資源動態評價結果,煤層氣在埋深2000米以淺地質資源量30.1萬億立方米,可采資源量12.5萬億立方米。

▲ 澳大利亞商業性開采煤層氣始于1996在昆士蘭( Queensland)博文盆地(Bowen Basin )。

頁巖氣

▲ 頁巖氣工業化的世界第一功臣美國商人、房地產開發商和慈善家米切爾(George Phydias Mitchell,1919~2013年)是頁巖氣工業化的功臣。1919年誕生于美國南部得克薩斯州東部加爾維斯頓縣加爾維斯敦(Galveston)。最突出的功勞是經濟地抽取了頁巖氣,被稱為巴尼特頁巖氣(Barnett shale)之父。

▲ 頁巖氣技術可采資源量最多的國家是中國。2013年美國能源情報署(EIA)重新評估了全球頁巖氣技術可采資源量,估計中國頁巖氣技術可采資源量為31.55萬億立方米,占全球總量的15.3%。


▲ 頁巖氣(World Shale Gas Resources)是當今世界開發熱點。估計世界頁巖氣技術可采資源量約為206萬億立方米,相當于煤層氣和致密砂巖氣的總和。中國、阿根廷、阿爾及利亞和美國等4個國家的頁巖氣技術可采儲量占全球總量的45%。目前只有美國、加拿大和中國在開采。

▲ 世界上最早開發的頁巖氣——馬塞勒斯地層(Marcellus Formation)。位于美國阿巴拉契亞盆地,2000年發現,可采儲量為4.45~13.7萬億立方米;

其次為海恩斯維爾頁巖(Haynesville Shale),位于美國墨西哥灣一帶2008年發現,可采儲量為7.08萬億立方米。

▲ 馬塞勒斯地層(Marcellus Formation)是美國最大的頁巖氣儲層,也是目前世界上最大的頁巖氣田,位于阿巴拉契亞盆地。面積240000平方公里,埋深1200~2600米,厚度15~60米。原始地質儲量估計為42.45萬億立方米,其中估計可回收氣量24000億立方米。采收率為5.6 %。2008年開始生產,平均每口井的開采費用為600萬美元,井距20.8平方公里,產量為0.42億立方米/日。

▲ 頁巖氣產量最多的國家是美國,2016年美國頁巖氣產量達到4820億立方米,占天然氣總產量的64.3%,儲采比為12.3年。

▲ 中國最深的頁巖氣井是足201H-1井,于2016年8月20日開鉆的預探井,井底溫度132攝氏度,井深6038米。

▲ 美國頁巖氣產量增長快,8年間增長了6倍。美國頁巖氣占天然氣總產量從2008年僅占1.05%,發展到2016年達到64.3%。

天然氣水合物

▲ 甲烷水合物最早是20世紀60年代在俄羅斯發現的,從21世紀初才開始從可燃冰提取甲烷的研究。

▲ 最先發現的天然氣水合物氣田——俄羅斯麥索雅哈氣田(Messoyakha gas field),位于俄羅斯西西伯利亞盆地北部永久凍土帶地區,是典型的天然氣水合物氣藏。1968年發現,1970年開始生產,該氣田的一部分氣藏被確認為天然氣水合物穩定地帶。1978年該氣田關閉。

▲ 國際上主導研究非常規天然氣資源特別是天然氣水合物機構——水合物能源國際Hydrate Energy International ,HEI) ,評價出全球天然氣水合物的分布,專注于從天然氣水合物商業性提取天然氣的安全性和環境可行性。。屬于國際應用系統分析研究所(International Institute for Applied Systems Analysis,IIASA)的下屬組織。

▲ 世界上最多的尚未開發的天然氣資源是天然氣水合物(Methane clathrate)。在地球上約有27%的陸地是可以形成天然氣水合物的潛在地區,而在世界大洋水域中約有90%的面積也屬潛在區域。根據《Hydrate Energy International(水合物能源國際)》計算,海洋含水合物砂層中的天然氣地質儲量為43311萬立方英尺(1225.7萬億立方米)。

美國是天然氣水合物資源最多的國家,有7013萬立方英尺(198萬億立方米),占全球總量的16%。

日本天然氣水合物研究唯一組織是日本甲烷水合物研究組織(Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan,MH21)是工業-政府-學術合作的研究組織。根據2001年頒布“日本甲烷水合物開發發展計劃”成立的。對日本周邊海洋的天然氣水合物的研究和開發進行研究。

日本天然氣水合物鉆探公司是日本石油天然氣與金屬礦物資源機構(Japan Oil, Gas and Metals National Corporation ,JOGMEC)  2004229日依法成立的公司。該機構聯合日本產業技術綜合研究所,在愛知縣附近海域進行海底可燃冰鉆探。這是在全球范圍內首次成功分離海底可燃冰并采集氣體,5天的試開采中日產氣量約20000立方米。

▲ 全球二氧化碳置換海域天然氣水合物中的甲烷研究中心——德國萊布尼茲海洋研究中心(IFM-Geomar,按照海域天然氣水合物儲層計劃“Submarine Gas Hydrate ReservoirsSUGARPlan, 二氧化碳置換海域天然氣水合物,以達到獲得能源和溫室氣體減量的雙重目標。

同時,有挪威卑爾根大學(University of Bergen )物理技術學院Bj?rn KvammeArne Graue也進行此類研究。

首次研究甲烷水合物穩定帶厚度是2008年美國海軍研究實驗室(US Naval Research Laboratory,NRL)Wood and Jung完成。


▲ 目前世界上持續產氣時間最長、產氣總量最大是中國。2017年5月18日離岸300多公里的南海北部神狐海域“藍鯨一號”海上鉆井平臺試采天然氣水合物,截至6月21日連續試采達42天,累計產量超過23.5萬立方米。

水溶性天然氣

▲ 世界上開采水溶性天然氣最多的是日本關東天然氣開發公司(Kanto Natural Gas Development Co.,Ltd.)。位于千葉縣,開采最多,歷史也最長。從南關東氣田提取天然氣的同時,還從事氣田水提碘等鹵水的處理,其日本碘生產量占世界總量的50%。

特殊天然氣

▲ 阿斯特拉罕氣田(Astrakhan field)是目前俄羅斯最大的含硫氣田,位于里海北端的阿斯特罕城附近。天然氣含酸性氣高達40%,其中H2S占24%,CO2占14%;另外還含有大量的含硫凝析油和水,水中含許多氯化物。氣井的關井壓力達41.2MPa,氣體生成水化物的溫度在30℃以上。

▲ 趙蘭莊氣田是中國最大的硫化氫氣田,位于華北地臺冀中拗陷南部,面積達60平方公里。天然氣中硫化氫含量達92%。該氣田的硫化氫是生物還原成因的,是世界著名的高含硫氣藏之一。

▲ 中國最大的二氧化碳氣田是黃橋氣田。位于江蘇省泰興市黃橋鎮,二氧化碳純度達99.9%。

天然氣管輸國際貿易

天然氣國際貿易指天然氣在國家之間的商品交易。這種國際貿易是通過陸地管道輸送和海運液化天然氣來進行的,但最終只能通過管道輸送到用戶。由于天然氣進入市場必須通過輸送管道,所以天然氣市場不會像石油市場那樣發達,覆蓋面那樣大,因此天然氣國際貿易表現出很強的地區性。2017年天然氣貿易量有所增加,但也僅占全球天然氣總產量的(管輸貿易量+LNG)/總產量=(7407+3934)/36804=30.8%,而石油國際貿易量占全球石油總產量的(原油貿易量+石油產品貿易量)/原油總產量=(2184.2+1135.1)/4387.1=75.7%。

管道運輸是一種以管道輸送貨物的方法,而貨物通常是液體和氣體。凡是在化學上穩定的物質都可以用管道運送。當今世界,石油天然氣推動著世界各國的經濟發展,而管道是輸送石油天然氣最經濟的重要途徑。

進  程

▲ 中國是最早使用輸氣管道的國家。最早用木竹管道輸送天然氣。木竹管作為特殊運輸工具是沿用秦漢時期(公元前200余年)輸送鹵水的竹木筧而發展起來的。

▲ 1821年威廉·哈特(William Hart)在美國賓夕法尼亞州弗里多尼亞當地的小溪溝邊散步,發現水面上冒出汽泡,于是在附近鉆了一口9米深的井,成功地取得了較大氣流的天然氣。接著幾年接通管道,照亮了附近的住家和商店。最先使用的是木管,1825年改用鉛管,并建立了弗里多尼亞天然氣照明公司(Fredonia Gas Light Company)。一般將這1821年作為現代天然氣工業的開始年。

▲ 美國工業家所羅門·羅伯特·德雷瑟(Solomon Robert Dresser,1842~1911年)是世界上輸氣管道的先驅者。1890年,S.R.德雷瑟研究天然氣輸送技術獲得重大突破,他發明了防漏管線連接技術。盡管材料和施工技術仍然較復雜,但是已經可以輸送到離氣源地160公里的地方。

▲ 1958年在四川盆地鋪設了第一條輸氣管道,長20公里,管徑159毫米,從永川黃瓜山氣田輸氣到永川化工廠。

1963年四川石油管理局建成全國第二條輸氣管線,從巴縣石油溝輸氣到重慶,管徑426毫米,全長54.7公里,管道首次穿越長江。標志著向工業城市供氣的發展階段。

長  度

▲ 2013年世界管線長度為3 559 186公里,其中天然氣輸送管線占世界管道總量的80.5%,而原油輸送管線只占8.4%。

▲ 世界上輸氣管道最長的國家是美國。美國天然氣管線有1 984 321公里,占世界天然氣管線總量2 863 207公里的69.3%。如取赤道周長為40075.04公里,美國的天然氣管線可繞地球13圈半。

▲ 2016年俄羅斯天然氣管線為171400公里,占世界輸氣管道的6%。

▲ 世界上最長的輸氣管線——中亞至中國管線(Central Asia–China gas pipeline)。中亞輸往中國的有四條支線——A、B、C、D。起點都在土庫曼斯坦,經過烏茲別克斯坦和哈薩克斯坦抵達中國邊境霍爾果斯(huoergusi),或者經過烏茲別克斯坦、塔吉克斯坦和吉爾吉斯斯坦抵達中國邊境烏?。╓uqia)。2016年后涌往這條絲綢之路的天然氣最高可達年輸850億立方米。如果計算從土庫曼斯坦到上海,境外管線長度為1833公里,境內干線全長4859公里,管線總長8653公里。

▲ 亞馬爾-歐洲輸氣管線(Yamal–Europe pipeline)是歐洲最長的輸氣管線,長度4196km,鋼材用量803.3萬噸,有一座天然氣凈化廠,34座壓氣站。將把西伯利亞亞馬爾半島的天然氣經由白俄羅斯、波蘭輸往德國東部,并與西歐的天然氣管網聯通。1997年竣工。1999年10月新干線貫通白俄羅斯,同時波蘭的支線建成,形成330億立方米/年的輸氣能力。

▲ 世界上最深的海底輸氣工程是2005年底建成的從俄羅斯穿越黑海至土耳其的“藍色溪流(Blue Stream)”輸氣管線,全長1213公里。淺水區為380米,深水區達2150米。年輸氣160億立方米。

▲ 根據美國中央情報局報道,中國2015年天然氣管道70000公里、原油管道22900公里、成品油管道25500公里,輸水管道710206公里。中國油氣管道總計118400公里。

根據中國統計局《中國統計年鑒》的報道,2015年油氣管道長度為10.87萬公里,2016年為11.34萬公里。

▲ 世界上最大的輸氣管網是俄羅斯統一輸氣管網。主干線和支線共長158200公里,218個壓氣站,俄羅斯境內2808公里,境外3251公里,有6個天然氣凈化加工廠,25個地下儲氣庫。

▲ 世界最長的海底管道——北溪天然氣管道(Nord Stream)。由Nord Stream AG負責營運,從俄羅斯維堡(Vyborg)起到德國格賴夫斯瓦爾德( Greifswald)。 該項目包含兩條平行管道。1號管道于2011年5月鋪設,2011年11月8日正式投入使用。2號管道于2011年至2012年間鋪設,2012年10月8日正式投入使用。管徑1220毫米,管道總長度1222千米(759英里)。

▲ 世界第二長的海底管道——蘭格勒德管線(Langeled pipeline)。將挪威天然氣輸送到英國的海底管線。全長1166公里,年輸氣量255億立方米。

▲ 1994年中國建成第一條海底輸氣管線——崖13-1—香港海底輸氣管線,全長778公里。  

儲氣庫

▲ 從1915年加拿大首次在威倫(Wellland)氣田開展儲氣試驗到現在,全球已建成715座地下儲氣庫(Underground Gas Storage),共計23007口采氣井,總工作氣量為3930億立方米,平均每小時產出2.35億立方米天然氣。

▲ 北美洲儲氣庫數量最多,有480座,工作氣量為1488億立方米,占全球工作氣量的37.8%。

▲ 在4種類型地下儲氣庫中,氣藏型地下儲氣庫工作氣量最大,約占總工作氣量的75%,含水層型地下儲氣庫占12%,鹽穴型地下儲氣庫占7%,油藏型地下儲氣庫6%。

▲ 地下儲氣庫最多的國家是美國。擁有有411座,容氣總量2500億立方米天然氣,其次為前蘇聯,有47座,總容氣量193億立方米天然氣。

▲ 地下儲氣庫最多的前五位公司依次為俄羅斯天然氣股份公司,儲氣量為390億立方米,有21座儲氣庫;烏克蘭天然氣公司儲氣量310億立方米,有12座儲氣庫;意大利阿吉普公司儲氣量為129億立方米,有8座儲氣庫;美國壓縮天然氣輸送公司儲氣量109億立方米,有13座儲氣庫;法國天然氣公司儲氣量86億立方米,有20座儲氣庫。

▲ 2016年底全球有地下儲氣庫672座,其中美國居世界第一,擁有392座,占全球總量392/ 672=58%;中國僅為11座,占全球總量的11/672=1.6%。

▲ 地下儲氣庫以衰竭油氣田(depleted field)為儲氣庫最多。2016年底全球衰竭油氣田儲氣庫有498座,占全球總量的498/672=74%;中國僅為8座,占全球總量的8/672=1.2%。

管輸貿易

▲ 管輸天然氣國際貿易最早的年代是1946年蘇聯首次以工業方式生產天然氣,從秋明氣田輸氣至華沙,翻開了國際天然氣管道貿易的新篇章。

▲ 2017年全球天然氣管輸進口總量為7407億立方米。進口最多的國家是德國為948億立方米,其次為美國807億立方米、意大利538億立方米、土耳其428億立方米、荷蘭409億立方米,中國和英國各為為394億立方米,居世界第六位。

▲ 世界上最大的天然氣銷售公司——俄羅斯天然氣出口公司(Gazprom Export LLC),1973年成立,設在圣彼得堡。目前出口到西歐25個國家,2016年出口管輸天然氣1908億立方米和液化天然氣140億立方米共計2048億立方米,占世界天然氣總貿易量的18.9%。

▲ 挪威是世界上第二大的天然氣出口大國,僅次于俄羅斯。2016年俄羅斯出口天然氣2154億立方米,挪威出口1092億立方米。挪威天然氣出口僅到歐洲。

▲ 中國是進口管道最長的國家。國內西氣東輸部分三條管線長度為19925公里;再加上中緬天然氣管道國內全長1727公里,共計21652公里。


特殊管道

▲ 世界上最早建成的氫氣管線——萊茵-魯爾氫氣管道。氫氣管道輸送是將氫氣通過管道運輸到需求地的基礎設施,輸送成本類似于壓縮天然氣(CNG)。1938年建成的萊茵-魯爾( Rhine-Ruhr)160公里氫氣管道至今仍然在運行。截至2004年,美國有1400公里低壓氫氣管道和歐洲有1500公里的低壓氫氣管道在運行。

▲ 氨管道最長的國家——俄羅斯→烏克蘭。氨是劇毒物質,通常不采用長距離管輸,因此不常見。目前的氨管線是從俄羅斯 TogliattiAzotfacility連接到烏克蘭 Transammiak,輸送到黑海出口港—敖德薩。

▲ 世界上運行的最長的液硫輸送管線有:⑴ 加拿大艾伯塔省從天然氣加工廠輸送到海邊到液硫運輸船上。直徑200毫米,41公里長,埋于地下,蒸汽夾套伴熱。⑵ 美國懷俄明州卡特溪(carter creek,wyoming)有一條液硫輸送管線,直徑150毫米,33公里長。管道架在地面上,1983年竣工投產。⑶ 沙特阿拉伯朱拜勒(Jubail,Saudi Arabia)有一條液硫輸送管線,直徑250毫米,24公里長,管道架在地面上,1983年竣工投產。

液化天然氣貿易

LNG是天然氣的一種價廉的國際貿易方式,它將海外如卡塔爾、澳大利亞等閑置的天然氣,經由液化加工,用LNG專用運輸船運輸到需求的國家。

進  程

▲ 世界上最早的LNG貿易是在1959年英國氣體局(英國天然氣公司的前身)將船裝載2000噸LNG的“甲烷先鋒號(Methane Pioneer)”,從美國路易斯安娜州查爾斯湖出發,橫跨大西洋運輸到英國泰晤士河口的坎維島,供國營北泰晤士燃氣管理局使用。這種獨特的貨物安全地橫渡海洋是世界海運史的首例,標志著液化天然氣準備進入了商業化國際貿易階段。

▲ 世界第一家商業液化天然氣生產廠是阿爾澤液化天然氣生產廠(Arzew LNG),裝置名稱Arzew GL4Z,1964年在阿爾澤建立。氣源來源于哈西魯邁勒氣田。

▲ 1917年美國從天然氣中提氦,從而在西弗吉尼亞州建造了世界上第一座天然氣液化工廠。

▲ LNG價格最低廉是在剛出口的時期,那時采用固定價格。1969年日本進口美國阿拉斯加的液化天然氣時,其價格是按向工程項目投資額為基礎計算出來的,為固定價格52美分/百萬英熱單位。后來,文萊、阿布扎比也在初期采用固定價格,但是1973年第一次石油危機后,仿效油價高漲,液化天然氣價格也隨之上揚。第二次石油危機后的1979年以來,采用原油等價方式,即根據政府原油出售價格(GSP)100%相關聯等價熱量來決定液化天然氣價格。

生  產

▲ 中東波斯灣有個世界上最大的氣田—南帕爾斯/北部穹窿凝析氣田(South Pars / North Dome Gas-Condensate field),擁有可采儲量35.66萬億立方米,是世界上最大的LNG生產基地,可供應大西洋市場和太平洋市場。

▲ 世界上最大的LNG生產公司是卡塔爾液化天然氣有限公司(Qatar Liquefied Gas Company Ltd.,Qatargas),也是卡塔爾國有的天然氣公司。在近海生產天然氣供應給在萊凡角的LNG工廠,于1984年11月1日成立。利用世界最大的南帕爾斯/北部穹窿凝析氣田(South Pars / North Dome Gas-Condensate field),生產和銷售液化天然氣和天然氣凝液。

貿  易

▲ 2016年1月全球LNG生產能力為310.5MT,在建生產能力為141.5MT,擬建890MT,2020年全球LNG貿易量將增加46%。

▲ 2016年全球LNG貿易總額明顯增加,達263.6MT,比2015年增加7.5%。在貿易總額中有74.6MT屬于現貨和短期貿易,占28.3%。

▲ 亞洲對LNG需求最大,占全球LNG需求的73%,

▲ 全球LNG供應最多的是卡塔爾,占30%;來自太平洋盆地供應的LNG占45%。

▲ 2016年新增4個LNG進口國,現達到39個進口國。

▲ 2016年底出口國達19個,全球天然氣液化能力增加了36TM,達到340 MTPA.

▲ 2016年底全球總氣化能力達830MT。在建的氣化能力達86MT,其中70%即60MT在亞洲。

▲ 2017年全球LNG貿易總量為3934億立方米,日本進口量為1139億立方米、中國為526億立方米、韓國為513億立方米。中國微微超過韓國,居世界第二LNG進口國。BP

▲ 卡塔爾是世界上最大的LNG出口國,2016年出口量1044億立方米占全球出口總量3466億立方米的30.1%,其次是澳大利亞16.4%、馬來西亞9.3%。

▲  日本是世界上最大的LNG進口國,2016年進口量達1085億立方米,占全球總量的31.3%。其次是韓國12.7%和中國9.9%。

造  船

▲ 2016年有478艘LNG運輸船在航行,其中船艙容量在90000~170000立方米居多,占總量的73.0%。

▲ 世界上最大的液化天然氣運輸船是Q-Max型。Q表示卡塔爾(Qatar),Max表示能夠靠近卡塔爾碼頭的最大尺寸,船長345m,寬53.8m,高34.7m。薄膜型,艙容>250000立方米。航線從卡塔爾至英國和美國。2017年有14艘Q-Max型LNG運輸船在航行,均由三星(Samsung)和大宇(Daewoo)制造。其次為Q-Flex 型液化天然氣運輸船,有30艘在航行。

▲ 建造液化天然氣運輸船最多的國家是韓國。2015年5月建造已經建造了259艘,占全球總量的63%,還有64艘正在建造。

▲  建造液化天然氣運輸船最多的前三個公司均在韓國:三星(Samsung)、大宇(Daewoo)和現代(Hyundai)。2016年5月交付240艘,正在建造56艘。

▲  LNG船舶圍護系統主要有兩類:獨立球型(Moss Rosenberg)和薄膜型(Membrane)。其中薄膜型居首位。2016年占LNG船舶圍護系統總數的70.5%。中國建造的LNG運輸船均為薄膜型。

▲ 第一艘Q-Max型LNG運輸船——Mozah于 2008年9月29日交付,船舶圍護系統為薄膜型,倉容267335立方米,由三星(Samsung HI)建造,卡塔爾天然氣公司(Nakilat)管理。2009年1月11日開往西班牙畢爾巴鄂港,交付第一批266000立方米的液化天然氣。

▲ 船齡多數在38~40年之間?!癝CF Arctic”號 1969年建造,2014年退役,船齡45年。目前已退役的液化天然氣運輸船有34艘。

▲ “大鵬昊(Dapeng Sun)”號和“大鵬月(Dapeng Moon)”號是中國建造的最早的運輸船。由滬東中華造船(集團)有限公司建造,GT NO96薄膜型。隨后又建造了大鵬星(Dapeng Star)、閩鷺(Min Lu),并承擔外國公司液化天然氣運輸船的建造。

▲ 世界上最重要的海運峽口是霍爾木茲海峽。世界上液化天然氣貿易量約34%必經霍爾木茲海峽,到東亞必經馬六甲海峽;到美國和英國必經曼德海峽、蘇伊士運河和直布羅陀海峽。

接收站

▲ 2016年新建了11個LNG接收站,全球現有124個LNG接收站,其中亞洲有67個,占全球總量的54%。

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

▲ 平澤LNG接收站(Pyeong-Taek  LNG Terminal)是當今世界上最大的LNG接收站,平澤市位于韓國西海岸地區,在首爾以南60公里, 總面積451.38平方公里。平澤LNG接收站1986年建成,業主和操作者均為韓國天然氣公司(KOGAS),擁有23個LNG儲罐,可儲存3 360 000立方米液態LNG;有39個氣化器,每年可以氣化輸送519億立方米天然氣。1987年建成98公里長的高壓輸氣管道,連接平澤接收站和仁川(Incheon)接收站(首爾北邊)。1988年,首爾7個城市配氣公司建造了1900公里配氣管網。

▲ 袖浦LNG接收站(Sodegaura LNG Terminal)是日本僅次于韓國平澤LNG接收站的第二大LNG接收站。業主和操作者均為東京電力(Tokyo Electric )和東京燃氣(Tokyo Gas),1973年建成,擁有35個LNG儲罐,可儲存2 660 000立方米液態LNG;有39個氣化器,每年可以氣化輸送404億立方米天然氣。

▲ 中國現有運行的接收站有15座。其中兩座在臺灣。有53個儲罐,氣化能力達806億立方米。

▲ 2016年底全球有浮式LNG儲存再氣化裝置(FSRU)船24艘。處理總量達360萬立方米。FSRU船訂單9艘,其中6艘于2017年交付。

▲ 中國第一座離岸的浮式LNG儲存再氣化裝置在天津,有4個儲罐,可儲液145130立方米,有3個氣化器,設計能力為30億立方米/年,2013年竣工。

▲ 1944年10月20日美國俄亥俄州克里夫蘭(Cleveland),屬東俄亥俄州天然氣公司的LNG陸上儲罐發生泄露,其原因是那時鋼材含鎳量非常低,這種脆性鋼材暴露在極冷的液化天然氣中時,發生裂縫引發著火。儲罐周圍 沒有設置擋土墻,蔓延到城市下水道系統,沖擊面廣,爆炸劇烈,造成128人死亡,200~400人燙傷。


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