什么是天然气
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，主要存在于油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气中。
天然气又可分为伴生气和非伴生气两种。伴随原油共生，与原油同时被采出的油田气叫伴生气；非伴生气包括纯气田天然气和凝析气田天然气两种，在地层中都以气态存在。凝析气田天然气从地层流出井口后，随着压力和温度的下降，分离为气液两相，气相是凝析气田天然气，液相是凝析液，叫凝析油。
与煤炭、石油等能源相比，天然气在燃烧过程中产生的能影响人类呼吸系统健康的物质极少，产生的二氧化碳仅为煤的40%左右，产生的二氧化硫也很少。天然气燃烧后无废渣、废水产生，具有使用安全、热值高、洁净等优势。 但是，对于温室效应，天然气跟煤炭、石油一样会产生二氧化碳。因此，不能把天然气当做新能源。
天然气的使用
天然气也埋藏在地下封闭的地质结构中，如石油，其中一些与石油储存在同一层，有些单独存在。对于与原油储存在同一层的天然气，它与原油一起提取。对于只有单相气的气藏，我们称之为气藏。它的提取方法与原油非常相似，但也有其独特之处。由于天然气密度较低（0.75～0.8 kg/m3），井底钻孔气柱压力较小；天然气的粘度小，地层和管道中的流动阻力也小；由于膨胀系数大，其弹性能也大。因此，天然气通常通过自动注入产生。这与石油生产的流动方式基本相同。然而，由于气井压力普遍较高，天然气易燃易爆，因此采气井口设备的承压能力和密封性能远高于采油井口设备。
天然气生产也有其自身的特点。首先，天然气和原油通常是地下水或边际水的储层。随着天然气的开发，水体的弹性能推动水沿着高渗透带流入气藏。在这种情况下，由于岩石本身的亲水性和毛细管压力的影响，水的渗透不会有效地置换气体，而是密封气体，气体不会从接缝、空腔或间隙排出，形成死气区。这部分截留在水侵带中的高压气体可高达岩石孔隙体积的30%~50%，大大降低了气藏的最终采收率。其次，气井出水后，进入井底的气流的泄漏阻力将增加，沿井的气液两相上升管流的总能耗将显著增加。
随着水侵影响的增加，气藏的产气量降低，气井的流量降低，单井产量迅速下降，直到由于井底严重积水而停止生产。目前，气藏水害治理主要从排水和堵水两个方面入手。阻水器是使用机械阻水器、化学阻水器和其他方法将产气层与产水层分离或在储层中建立阻水层。目前有许多排水方法。主要原理是将水排入竖井。专业术语是排水气体生产方法。
生产小管排水气体的过程基于这样的原理，即软管直径越小，气体流速越大，液体输送能力越强，低于一定的气体生产率。如果正确选择软管直径，井底不会积水。该方法适用于地层压力高、采水初期产水量低的气井。
泡沫排放气体生产过程是将泡沫剂通过软管或外壳放入井中，泡沫剂溶解在井底的水中形成气泡，这不仅可以降低液体积聚的相对密度，但也可以将形成过程中产生的水与气流一起带出土壤。该方法适用于地层压力高、产水量相对较低的气井。
活塞气举式气体输送包括将活塞导入软管。下降时，活塞中的流道打开，活塞在自重作用下向下移动。当它到达软管底部时，活塞中的流道会自动关闭。由于活塞下侧的压力大于活塞顶部的压力，活塞开始向上移动，并将活塞上方的水排到地面。当它到达油管顶部时，活塞中的流道会自动打开，然后变成向下运动。通过前后移动活塞，可以连续排出积聚的液体。该方法适用于地层压力足够、产水量大的气井。
井泵排水和采气的方法是通过使用深井泵、抽油杆和地面泵组控制井底压力，这些泵组被下放到井中，通过软管泵送水，并产生室内采气。该方法适用于地层压力低的气井，尤其适用于产水气井生产的中后期，但操作成本相对较高。
天然气的主要用途
1.天然气发电是缓解能源短缺、减少煤炭发电份额和减少环境污染的有效途径。就经济效益而言，天然气生产需要较少的单位装机容量投资、较短的建设时间、较低的电网电价和较强的竞争力。
2、在天然气化工行业，天然气是生产氮肥的最佳原料，具有投资少、成本低、污染低等特点。全球氮肥生产原料中天然气的份额平均约为80%
3.城市燃气工业，特别是住宅燃料。随着人们生活水平和环境意识的提高，大多数城市对天然气的需求大幅增加。天然气作为民用燃料的经济效益也大于工业燃料。
4.使用天然气代替石油的压缩天然气车辆具有价格低、污染少和安全的优点。目前，人们的环保意识增强，全球对清洁能源的需求增加。各国政府还通过立法程序调解了这一趋势。天然气一度被认为是最清洁的能源之一。此外，20世纪90年代中东的波斯湾危机加深了美国和主要石油消费国开发替代能源的决心。因此，在找到真正的替代能源之前，对天然气的需求自然会上升。
碳中和，天然气的作用不可被低估
1、清洁低碳，有利于节能减排
三大化石燃料，煤，石油，天然气。石油和煤燃烧时会产生大量的污染物，第一个部分是硫，和一些燃烧不完全产生的不饱和碳氢/碳氧化物，酸雨和温室效应是他们的主要功劳；第二个部分是氮氧化物，也就是所谓的光触媒。
天然气虽然不是零排放，零污染，但是相对于煤和石油来说，其排放量大大减少，天然气单位热值碳排放系数是石油的0.76倍，是煤炭的0.59倍。
2、作为接替能源，与零碳能源长期并存
从我国国情来看，相对于世界油气消费大国，我国油气产业仍处于成长阶段，在零碳能源没有大规模取代的情况下，能源转型还需要有一个过渡期。
过渡期内，将从“低碳能源替代高碳能源”、“零碳能源替代化石能源”两个结构性替代的角度有序推进，天然气具备清洁性、可获得性、使用便捷性、商品可储性、供应安全性等五大特点，不论从储量，价格，成熟度来说，还是自身的清洁度，天然气都是煤炭和石油的很好的接替能源。
3、燃气发电调峰，提高新能源消纳能力
我国目前大力发展风电、光伏、光热等新能源。《2030年前碳达峰行动方案》提出，到2030年，我国风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上。
据国家能源局消息，截至2021年10月底，我国可再生能源发电累计装机容量达到10.02亿千瓦，突破10亿千瓦大关，比2015年底实现翻番，占全国发电总装机容量的比重达到43.5%。
新能源清洁环保，无碳排放，是实现碳中和的重要途径，但是风电、光电等具有间歇性、随机性和反调节特性，影响电网安全稳定运行；加之我国用电负荷高峰的逐年增长和峰谷差的不断拉大，系统的调峰任务艰巨，使得风电等可再生能源消纳困难。
天然气发电机组具备启停迅速、运行灵活、污染排放少等性能优势，将燃气机组用于电网调峰，能有效改善我国现有电网适应负荷变化能力差的现状，促进可再生能源的消纳吸收，并且节能环保效益显著。
4、作为中间原料，助力碳汇减碳
中 国工程院院士，清华大学化学科学与技术研究院院长金涌表示：“从碳中和的角度看，天然气是很好的碳中和原料，应当分离碳和氢元素，分别利用两种元素。氢是碳汇中的一部分，可以与碳氧化合物反应。碳可以作为还原剂，将二氧化碳还原为用途更广泛的一氧化碳。”
在将来这些化石燃料不再用来燃烧了，当然就没有二氧化碳的产生。从化石能源时代转化为化石材料时代，这些化石能源、化学材料我们要把它做成高端的材料，供给高新科技来用。
