石油天然气及油田水的基本特征课件

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1、石油的成分石油的成分二、石油的分类二、石油的分类三、石油的物理性质三、石油的物理性质四、重质油、沥青砂和固体沥青概述四、重质油、沥青砂和固体沥青概述 石油：成成分分复复杂杂，是多多种种有有机机化化合合物物的的混混合合体体。主主要要为为液液态态烃烃类类，还含有数数量量不不等等的的非非烃烃化化合合物物和和多多种种微微量量元元素素。各各地地的的石石油油成成分分不不一一，无无确确定定的的化化学学成成分分和和物物理理常常数数。课课件件制制作作人人：中中国国石石油油大大学学. . 谭谭丽丽娟娟4n馏分：蒸馏原油时按不同沸点范围所分馏馏分：蒸馏原油时按不同沸点范围所分馏( (割割) )的各个组分。常用各馏分

2、的百分含量的各个组分。常用各馏分的百分含量( (重量或体积重量或体积) )表示石油的馏分组成。表示石油的馏分组成。n石油气，汽油，煤油，柴油，润滑油等石油气，汽油，煤油，柴油，润滑油等石油的馏分，组分，族分石油的馏分，组分，族分一、石油的成分一、石油的成分5组分：根据石油中的不同成分在不同有组分：根据石油中的不同成分在不同有机溶剂中的选择性溶解对石油成分进行机溶剂中的选择性溶解对石油成分进行的分类。的分类。一般可分为油质、苯胶质、酒精一般可分为油质、苯胶质、酒精- -苯胶苯胶质、沥青质等几种组分。质、沥青质等几种组分。67族分：按石油中化合物组成对石油成族分：按石油中化合物组成对石油成分的一种

3、分类。分的一种分类。分为饱和烃、芳香烃、非烃、沥青质分为饱和烃、芳香烃、非烃、沥青质沥青质：石油沥青中一种分子量更高沥青质：石油沥青中一种分子量更高( (上千上万，甚至上上千上万，甚至上百万百万) )，结构更复杂的含氧、硫、氮的含碳化合物的混合，结构更复杂的含氧、硫、氮的含碳化合物的混合物。具暗褐色到黑色的沥青状无定形固体。物。具暗褐色到黑色的沥青状无定形固体。 89石油沥青类的馏分组成石油沥青类的馏分组成石油沥青类的馏分组成石油沥青类的馏分组成 C25C25530530渣油渣油高碳数大分子量环烷烃、高碳数大分子量环烷烃、芳烃和含芳烃和含S S、N N、O O化合物。化合物。C19C19- -

4、C25C25360360- -530530润滑油润滑油重重馏馏分分320320- -360360重瓦斯油重瓦斯油C14C14- -C18C18260260- -320320柴油柴油烷烃、环烷烃为主，含有烷烃、环烷烃为主，含有芳烃和含芳烃和含S S、N N、O O化合物。化合物。C12C12- -C14C14190190- -260260煤油煤油中中馏馏分分C5C5- -C12C123535- -190190汽油汽油烷烃、环烷烃烷烃、环烷烃C1C1- -C4C435 C25C25530530渣油渣油高碳数大分子量环烷烃、高碳数大分子量环烷烃、芳烃和含芳烃和含S S、N N、O O化合物。化合物。

5、C19C19- -C25C25360360- -530530润滑油润滑油重重馏馏分分320320- -360360重瓦斯油重瓦斯油C14C14- -C18C18260260- -320320柴油柴油烷烃、环烷烃为主，含有烷烃、环烷烃为主，含有芳烃和含芳烃和含S S、N N、O O化合物。化合物。C12C12- -C14C14190190- -260260煤油煤油中中馏馏分分C5C5- -C12C123535- -190190汽油汽油烷烃、环烷烃烷烃、环烷烃C1C1- -C4C4351%）；内陆淡水S低（2%高硫原油；S0.5%低硫原油；S0.5-2%含硫原油石油中含氮量一般小于0.2，少数样品

6、达0.5以上，通常以0.25作为贫氮和高氮原油的界线。石油中氧的含量分布在0.14.5，均是以结合氧的形式存在。元 素 组 成， 石 油 产 地 C H S N O 大庆油田(萨尔图混合油) 85.74 13.31 0.11 0.15 0.69 胜利油田(101 混合油) 86.26 12.20 0.80 0.41 胜利油田孤岛地区 84.24 11.74 2.20 0.47 大港油田 85.67 13.40 0.12 0.23 江汉油田(混合油) 83.00 12.81 2.09 0.47 1.63 中 国 克拉玛依油田(混合油) 86.13 13.30 0.04 0.25 0.28 雅雷克

7、苏 80.61 10.36 1.05 8.97 乌克兰 84.60 14.00 0.14 1.25 1.25 老格罗兹内 86.42 12.62 0.32 0.68 前 苏 联 卡拉一布拉克 87.77 12.37 0.46 文图拉(加利福尼亚州) 84.00 12.7 0.4 1.70 1.20 科林加(加利福尼亚州) 86.40 11.7 0.60 博芒特(得克萨斯州) 85.70 11.00 0.70 2.61 美 国 堪萨斯州 84.20 13.00 1.60 0.45 0.45 国内外某些石油的元素组成 2.2.微量元素微量元素50多种其中，钒钒（V V）和和镍镍（N Ni i）两两

8、元元素素分分布布普普遍遍并并具具成成因因意意义义。钒钒、镍镍含含量量低低且且V V/ /N Ni i 1 1：海海相相成成因因的的原原油油含含N N、含含S S、含含O O化化合合物物非非烃烃不不饱饱和和烃烃芳芳烃烃环环烷烷芳芳烃烃环环烷烷烃烃饱饱和和烃烃烷烷烃烃烃烃含含N N、含含S S、含含O O化化合合物物非非烃烃不不饱饱和和烃烃芳芳烃烃环环烷烷芳芳烃烃环环烷烷烃烃饱饱和和烃烃烷烷烃烃烃烃（1 1）烷烃）烷烃（ Paraffin alkane，石蜡烃，脂肪族烃，石蜡烃，脂肪族烃，CnH2n+2 ）1. .烃类化合物烃类化合物 C1-C4（甲甲烷烷丁丁烷烷）气气态态C5-C15（戊戊烷烷十

9、十六六烷烷）液液态态（直直链链烷烷烃烃）C17固固态态常温常压下常温常压下碳数多数C35，个别可达C200（美国）。一般占石油质量的1525，轻质石油中可达30以上，重质石油中可小于15。 名 称 分 子 式 熔 点 ( ) 沸 点 ( ) 相 对 密 度 (液 态 时 ) 物 态 通 常 状 态 甲 烷 CH4 -182.6 -161.6 0.424 气 乙 烷 C2H6 -182.10 -88.6 0.546 气 丙 烷 C3H8 -187.1 -42.2 0.582 气 丁 烷 C4H10 -138.0 -0.5 0.579 气 戊 烷 C5H12 -129.7 36.1 0.6263

10、液 已 烷 C5H14 -95.3 68.8 0.6594 液 庚 烷 C7H16 -90.3 98.4 0.6837 液 辛 烷 C8H18 -56.8 125.6 0.7028 液 壬 烷 C9H20 -53.7 125.6 0.7028 液 癸 烷 C10H22 -29.7 174.0 0.7179 液 十 一 烷 C11H24 -25.6 195.8 0.7404 液 十 二 烷 C12H26 -9.7 216.2 0.7498 液 十 三 烷 C13H28 -6.0 235.5 0.7568 液 十 四 烷 C14H30 5.5 251.0 0.7638 液 十 五 烷 C15H32

11、 10.0 268.0 0.7688 液 十 六 烷 C16H34 18.1 280.0 0.7749 液 十 七 烷 C17H36 22.0 303 0.7767 固 十 八 烷 C18H38 28.0 300 0.7776 固 十 九 烷 C19H40 32 330 固 二 十 烷 C20H42 36 固 正构烷烃的物理常数（据张厚福等，1999） 正烷烃分布曲线正烷烃分布曲线不同碳原子数不同碳原子数的正烷烃相对含的正烷烃相对含量呈一条量呈一条 连续的连续的曲线，称为曲线，称为正烷正烷烃分布曲线烃分布曲线。碳数5102015253035占原油体积%2.01.51.00.501正烷烃分布曲线

12、主峰碳A、陆相陆相陆相陆相有机质形成的有机质形成的石油石油石油石油：高碳数高碳数高碳数高碳数（C22 ）正烷烃正烷烃多多多多；海相海相海相海相（浮游生物菌藻类）有机质形成的（浮游生物菌藻类）有机质形成的石油石油石油石油 ：低碳数低碳数低碳数低碳数（C21）正烷烃正烷烃多多多多。C、年代老、埋深大、年代老、埋深大、有机质演化程度较高的石油有机质演化程度较高的石油有机质演化程度较高的石油有机质演化程度较高的石油：低碳低碳低碳低碳数数数数正烷烃正烷烃多多多多。有机质演化程度较低的石油有机质演化程度较低的石油有机质演化程度较低的石油有机质演化程度较低的石油中正烷烃中正烷烃碳碳碳碳数偏高数偏高数偏高数偏

13、高。D、受受微生物微生物微生物微生物强烈强烈降解降解降解降解的的原油原油原油原油：正烷烃正烷烃正烷烃正烷烃常被选择性降解，常被选择性降解，一般一般含量较低含量较低含量较低含量较低，低碳数的更少。，低碳数的更少。不同类型的石油的正烷烃分布曲线图不同类型的石油的正烷烃分布曲线图常见类异戊二烯型烷烃结构示意图 2 ， 6 ， 10 ， 14 - 四甲基十六烷 ( 植烷 ) ： 2 ， 6 ， 10 ， 14 - 四甲基十五烷 ( 姥鲛烷 ) ： 2 ， 6 ， 10 - 三甲基十五烷 ( 降姥鲛烷 ) ： 2 ， 6 ， 10 - 三甲基十三烷 ( 异十六烷 ) ： 2 ， 6 ， 10 - 三甲基

14、十二烷 ( 法呢烷 ) ： 异烷烃：异戊间二烯型烷烃生物标志化合物生物标志化合物：是指来源于生物体，基本保持了原始组是指来源于生物体，基本保持了原始组分的碳骨架，记载了原始生油母质特殊分子分的碳骨架，记载了原始生油母质特殊分子结构信息的有机化合物。结构信息的有机化合物。石油有机成因重要证据石油有机成因重要证据不同沉积相不同沉积相 Pr/Ph 的变化情况表的变化情况表沉积相 水介质 Pr/Ph 原油类型 咸水深湖相 强还原 0.20.8 植烷优势 淡水微咸水深湖相 还原 0.82.8 植烷均势 淡水湖沼相 弱氧化-弱还原 2.84.0 姥鲛烷优势 植烷（植烷（Phytane）-Ph；姥蛟烷（；姥

15、蛟烷（Pristane）-Pr四环甾烷和五环萜烷结构示意图 （2 2）环烷烃）环烷烃（Cycloalkane；Naphthene）名 称 结 构 式 比 重(20) 熔 点() 沸 点() 环 丙 烷 0.720(-79) -127.6 -32.9 环 丁 烷 0.703(0) -80 12 环 戊 烷 0.745 -93 49.3 甲基环戊烷 CH3 0.779 -142.4 72 环 已 烷 0.779 6.5 80.8 甲基环已烷 CH3 0.769 -126.5 100.8 环 庚 烷 0.810 -12 118 环 辛 烷 0.836 11.5 148 环烷烃的物理常数（据张厚福等，

16、1999） 环烷烃的比重、熔点和沸点都比碳原子数相同的烷烃为高，但比重仍小于1 。（3 3）芳香烃）芳香烃（Aromatic hydrocarbon）和环烷芳香烃和环烷芳香烃 芳烃的基本结构石油低沸点馏分中，芳烃少，主要单环芳烃。石油低沸点馏分中，芳烃少，主要单环芳烃。多环稠环芳烃主要出现于高沸点重馏分中。多环稠环芳烃主要出现于高沸点重馏分中。随石油成熟度，芳烃系列向低环方向演化。随石油成熟度，芳烃系列向低环方向演化。石油中的非烃化合物主要是含硫、氮、氧化合物，重馏分中居多。总含量不多，但种类不少。含氮化合物含氮化合物中的卟啉类卟啉类卟啉类卟啉类与生物色素有亲缘关系，被作为石油有机成因重要证据

17、石油有机成因重要证据。高高温（温（250250）或氧化条件下，卟啉即被破坏、）或氧化条件下，卟啉即被破坏、分解、所以一般石油中存在卟啉，说明石油分解、所以一般石油中存在卟啉，说明石油形成和经受的温度都不高于形成和经受的温度都不高于250250，所以地层，所以地层越老卟啉越少越老卟啉越少。 卟啉和钒卟啉的结构式 二、石油的分类二、石油的分类 1、据油源环境分：海海相相油油、陆陆相相油油2、据有机质成熟度分：（未未熟熟）低低熟熟油油、成成熟熟油油、高高熟熟油油3 3、石油的地球化学分类（、石油的地球化学分类（B.P.Tissot and WelteB.P.Tissot and Welte）表示六种

18、原油类型的三角图解表示六种原油类型的三角图解A A、海相石油：、海相石油：以芳香中间型和石蜡环烷型为主，以芳香中间型和石蜡环烷型为主，V/Ni V/Ni 1 1 。饱和烃占。饱和烃占252570%70%，芳烃占，芳烃占252560%60%；高硫（；高硫（1%1%）低蜡（）低蜡（5%5%）。）。以石蜡型为主，部分石蜡环烷型。以石蜡型为主，部分石蜡环烷型。V/NiV/Ni1 1。饱和烃占。饱和烃占606090%90%，芳烃，芳烃10 10 20%20%；高蜡（；高蜡（5%5%）、低硫（）、低硫（1%1%）。）。B B、陆相石油：、陆相石油：三、石油的物理性质三、石油的物理性质 1.1.颜色颜色大多

19、数石油黑色、黑绿色；少数淡黄色、无色、黄褐、深褐。芳烃非烃含量高，颜色深； 反之，颜色浅。2密度、比重和相对密度密度、比重和相对密度 （1）石油的密度：单单位位体体积积石石油油的的质质量量（o=Go/Vo）（2 2）石石油油的的比比重重：单单位位体体积积石石油油的的重重量量。（3）石油的相对密度d d4 42020：1atm1atm下下2020单位体积原油与单位体积原油与4 4单位单位体积纯水的重量比。体积纯水的重量比。37APIAPIAPIAPI度和波美度越大，度和波美度越大，度和波美度越大，度和波美度越大，d d d d4 4 4 420202020越小，油质越轻。越小，油质越轻。越小，油

20、质越轻。越小，油质越轻。（6060F F15.515.5）5.1315.141604-FdkAPI度5.1315.141604-FdkAPI度摄氏度摄氏度9/5+32=9/5+32=华氏度华氏度 比重与API度、波美度的换算表（据张厚福等，1999） 15.5时比重 波美度 API度 15.5时比重 波美度 API度 1.0000 10.0 10.0 0.8485 35.0 35.3 0.9655 15.0 15.1 0.8325 40.0 40.3 0.9333 20.0 20.1 0.8000 45.0 45.4 0.9032 25.0 25.2 0.7778 50.0 50.4 0.87

21、50 30.0 30.2 1）化学组成1 51 41 31 21 11 00 .7 50 .8 00 .8 50 .9 00 .9 51 .0 0石油的比重含氢量（）%石油密度与含氢量的关系图（据潘钟祥，1987） 石油相对密度d d4 42020的影响因素2）溶解气膨胀系数膨胀系数: :温度每升高1F，单位体积石油增加的体积量称膨胀系数。随石油密度降低而增大。石油的相对密度（15.5时） API 度 平均膨胀系数（体积体积1F） 0.67 79 0.008 0.670.72 7865 0.007 0.720.77 6451 0.006 0.780.85 5035 0.005 0.850.97

22、 3415 0.004 0.971.076 140 不同密度石油的膨胀系数（据潘钟祥，1987） 3.3.粘度粘度：ViscosityViscosity影影响响石石油油粘粘度度的的主主要要因因素素：石油的化学成分溶溶解解气气量量和外界的温度、压力条件。石油的粘滞性石油的粘滞性大小用粘度（粘度（ ）来度量。石油粘度大，即不易流动。421.温度升高，石油粘度降低；温度升高，石油粘度降低；石油在地下深处比在地面粘度小2.压力增大，粘度也增加；压力增大，粘度也增加；3.环烷烃及芳香烃含量高，高分子碳氢化合物环烷烃及芳香烃含量高，高分子碳氢化合物 含量高的石油，粘度也较大；含量高的石油，粘度也较大；4.

23、溶解气量的增加则会使粘度降低。溶解气量的增加则会使粘度降低。粘度大的石油往往呈暗色，密度也较大；粘度大的石油往往呈暗色，密度也较大；轻质石油的粘度比重质油低轻质石油的粘度比重质油低4.4.石油的溶解性：石油的溶解性：SolublenessSolubleness 难溶于水难溶于水烃化合物 溶解度 烃化合物 溶解度 甲烷 24.41 2，3甲基丁烷 19.10.2 乙烷 60.41.3 2，3甲基戊烷 5.250.02 丙烷 62.42.1 异戊烷 48.01.0 正丁烷 61.42.1 2甲基己烷 2.540.02 异丁烷 48.92.1 3甲基庚烷 0.7920.028 正戊烷 39.50.6

24、 4甲基辛烷 0.1150.011 正己烷 9.470.2 环戊烷 160.02.0 正庚烷 2.240.04 环己烷 66.50.8 正辛烷 0.4310.012 苯 174017.0 正壬烷 0.1220.007 甲苯 55415.0 25时某些烃类在淡水中的溶解度（PPM） 可可溶溶于于气气（烃烃气气）地地下下较较高高T T、P P下下，部部分分低低分分子子量量液液态态烃烃可可溶溶于于烃烃气气中中。选选择择性性溶溶解解于于有有机机溶溶剂剂不不同同化化合合物物选选择择性性溶溶解解于于氯氯仿仿（C CH HC Cl l3 3）、苯苯、C CC Cl l4 4，石石油油醚醚等等有有机机溶溶剂剂

25、中中。4.4.石油的溶解性：石油的溶解性：SolublenessSolubleness5.5.石油的荧光性石油的荧光性（ Fluorescence of petroleumFluorescence of petroleum）石油在紫外光的照射下，由于石油在紫外光的照射下，由于不饱和烃及其不饱和烃及其衍生物衍生物的存在而产生荧光的这种特性，被称作的存在而产生荧光的这种特性，被称作石石油的荧光性油的荧光性。石石油油的的荧荧光光性性取取决决于于它它的的化化合合物物组组成成：石石油油中中的的饱饱和和烃烃不不发发光光。常用荧光分析来鉴定岩样中是否含油常用荧光分析来鉴定岩样中是否含油 6.6.石油的旋光性

26、石油的旋光性当偏振光通过石油时，石油能使其振动面当偏振光通过石油时，石油能使其振动面旋转一个角度，石油的这种特性称旋转一个角度，石油的这种特性称旋光性旋光性。源源于于生生物物体体的的某某些些有有机机化化合合物物分分子子结结构构不不对对称称，具具有有手手征征性性。 石石油油具具有有旋旋光光性性的的原原因因：7.7.石油的凝固点石油的凝固点石油凝固点的高低与石油中重重质质组组分分的含量有关，特别与石蜡的含量有关，石石蜡蜡含含量量多多，凝凝固固点点高高；相反石油中轻轻质质组组分分含含量量高高，凝凝固固点点低低。 由于温度下降，由液态石油开始凝固为固态时由于温度下降，由液态石油开始凝固为固态时的温度称

27、为的温度称为凝固点凝固点。四、重质油、沥青砂与固体沥青概述四、重质油、沥青砂与固体沥青概述重油重油: :在原始油层温度下，脱气原油粘度为100-10000mPas，或在标准条件下密度为0.934-1.00g/cm3的原油。沥青砂（超重油）：沥青砂（超重油）：在储层条件下，粘度为大于10000mPas，或在标准条件下密度大于1.00g/cm3的原油。（一）（一）重油和沥青砂重油和沥青砂1 1重油和沥青砂的化学成分重油和沥青砂的化学成分元素组成：元素组成：与常规油相似，与常规油相似，但氧、硫、氮等元素含氧、硫、氮等元素含量高，更富微量元素量高，更富微量元素。化合物组成：化合物组成：烃类含量低烃类含

28、量低（一般小于60%），非烃、沥非烃、沥青质含量高青质含量高（1030%）。2 2重油和沥青砂的物理性质重油和沥青砂的物理性质与常规油相比：比重大、粘度大、含胶量高、比重大、粘度大、含胶量高、含蜡量低、凝固点高含蜡量低、凝固点高盆 地 油 田 层 位 比 重 （P420） 粘度 mPas 含胶量 （%） 含腊量 （%） 凝固点 （） 冷东雷家 Es1+2 0.9685 445.40 （100） 40.99 4.70 11.0 曙 光 Ng 1.0072 1261.8 （100） 56.22 2.44 36 枣 园 K1 0.8935 167.49 28.07 24.96 33 王官屯 Es1

29、0.9527 3485.9 37.32 5.23 16.5 渤 海 湾 孤 岛 E 0.9438 231.43 28.4 6.60 4.00 南襄 井 楼 EhI 0.9905 7515.30 37.02 吉木萨尔 P2l 0.9451 2385.92 6.24 +2 北三台 Pij 0.9192 457.73 4.02 6 乌尔禾 J1b 0.955 7400 0.873.4 11.528.0 红山嘴 J1b 0.90890.9689 27895544 43.799.7 0.227.93 22.5 轮 南 0 0.93320.9962 3953430 23.16 3.02 24.5+19 桑

30、塔木 T 0.92830.9389 141.27 15.2727.33 3.44.71 10.54 轮南凸起南 T 0.9246 258.40 30 5.45 0.7 东河塘 J 0.94870.9577 374.73 25.42 9.5 1.513.5 准 噶 尔 英买力 K 0.9357 177.99 34.32 14.51 +43 三塘湖 石板墩构造 J 0.8943 234.11 10 14.58 +18 吐哈 艾丁湖 T 0.96 5000 我国部分地区重油常规物性参数（据张厚福等，我国部分地区重油常规物性参数（据张厚福等，19991999） （二）固体沥青（二）固体沥青天然气、石油

31、及石油的固态衍生物，统称天然气、石油及石油的固态衍生物，统称为为石油沥青类石油沥青类。石油固态衍生物石油固态衍生物：油气在热力和氧化、细：油气在热力和氧化、细菌的生物化学作用下，原油发生物理分异、化菌的生物化学作用下，原油发生物理分异、化学分化、及变质等次生变化的产物，学分化、及变质等次生变化的产物，包括地蜡、地沥青、石沥青等，又叫固体沥青固体沥青。固体沥青的成因分类固体沥青的成因分类 物理分异产物 风化产物 腐殖化产物 变质产物 石沥青 碳质沥青 地 蜡 高氮 沥青 贫胶 沥青 软 沥青 地 沥青 硬 沥青 脆 沥青 酸性碳质沥青 腐质碳质沥青 黑沥青 焦性沥青 碳沥青 次石墨 主要固体沥青

32、的物理化学特征主要固体沥青的物理化学特征 克拉玛依克拉玛依市市东北方，有一座东北方，有一座高约高约30米的由沥米的由沥青类物质和砂石青类物质和砂石混杂硬化堆积的混杂硬化堆积的黑色山丘黑色山丘黑黑油山沥青丘油山沥青丘。一、天然气的化学组分一、天然气的化学组分二、天然气的产出状态二、天然气的产出状态三、天然气的物理性质三、天然气的物理性质第二节第二节 天然气天然气天然气：天然气：广义上是指存在于自然界的一切天然生成的广义上是指存在于自然界的一切天然生成的气体。包括不同成分组成、不同成因、不同产出气体。包括不同成分组成、不同成因、不同产出状态的气体。状态的气体。油气地质上是指存在于地壳岩石空隙（孔、

33、油气地质上是指存在于地壳岩石空隙（孔、洞、缝）天然生成的以烃为主的可燃气体。洞、缝）天然生成的以烃为主的可燃气体。多数有机成因，也有无机成因的。多数有机成因，也有无机成因的。一、天然气的化学组分一、天然气的化学组分 烃气烃气：CHCH4 495%95%，重烃气重烃气5%5%，贫气（干气）；贫气（干气）；CHCH4 495%95%，重烃气重烃气5%5%，富气（湿气）富气（湿气）C C1 14 4为主为主，CH4最多。非烃气：非烃气：总量不多，但种类不少，总量不多，但种类不少，N N2 2、COCO2 2、COCO、H H2 2S S、H H2 2、微量惰性气体微量惰性气体国 家 油（气）田名称

34、产层时代 CH4 重烃气 CO2 N2 H2S H2 O2 He 大庆油田 K1 83.82 13.0 0.11 2.58 大港油田 ES3 75.21 23.22 圣灯山气田 P1 94.57 0.99 0.24 2.43 0.02 石油沟气田 Tc 97.80 0.40 0.20 1.10 0.1 中 国 盐湖气田 Q 95.50 0.50 3.5 莫特儿道姆 J 12.2 79.7 0.92 7.18 八月（堪萨斯） C2 10.5 1.6 0.1 85.6 2.13 海尔列（犹他） J 5.1 2.3 1.1 84.4 7.16 美 国 本得隆起 P 0.1 0.8 89.9 8.6

35、格罗兹尼 R 47.0 51.3 1.7 伊申巴 R 42.9 47.3 0.3 4.8 4.6 0.03 杜依马兹 D 61.4 25.4 0.2 14.0 前 苏 联 克拉斯诺卡姆 19.4 48.6 0.4 21.2 0.4 国内外某些油（气）田气的化学成分（百分含量）（据张厚福等，1999） 二、天然气的产出状态二、天然气的产出状态 根据气体在地下存在的状态分：根据气体在地下存在的状态分：聚集型：聚集型：气藏气、气顶气、凝析气气藏气、气顶气、凝析气分散型：分散型：溶解气、煤层气、固态气水合物溶解气、煤层气、固态气水合物611气藏气气藏气圈闭中具有一定规模的单独天然气聚集，即纯气藏中的气

36、圈闭中具有一定规模的单独天然气聚集，即纯气藏中的气体，基本上不与石油伴生。体，基本上不与石油伴生。可为烃气，也可能为非烃气。绝大多数气藏气以含气态烃为主，含烃量超过绝大多数气藏气以含气态烃为主，含烃量超过80%80%的气藏约的气藏约占气藏总数的占气藏总数的85%85%以上；氮气为主的气藏不到以上；氮气为主的气藏不到10%10%；以二氧；以二氧化碳或硫化氢等酸性气体为主的气藏数量更少，低于化碳或硫化氢等酸性气体为主的气藏数量更少，低于1%1%世界气藏气分布图世界气藏气分布图出现频率：出现频率：1-50%1-50%，2-10%50%2-10%50%，3-1%10%3-1%10%，4-0.1%1%4

37、-0.1%1%，5-0.1%5-30g/m3）的气藏，叫的气藏，叫凝析气藏凝析气藏。三、天然气的物理性质三、天然气的物理性质（1 1）天然气的密度：）天然气的密度：单位体积气体的质量单位体积气体的质量g=Mg/Vg（2 2）天然气的相对密度：）天然气的相对密度：一般是指相同温度、压力下相同温度、压力下（如1105Pa，15.55；1105Pa，20），天然气密度与空气密度的比值天然气密度与空气密度的比值。随随重烃及重烃及COCO2 2、H H2 2S S含量的增加，天然气相对密度增大。含量的增加，天然气相对密度增大。与其化学组成，温度，压力有关。与其化学组成，温度，压力有关。随相对分子质量增加

38、而减小，随相对分子质量增加而减小，随温度和压力增高而增大随温度和压力增高而增大3 3蒸气压力蒸气压力某一温度下，将气体液化时所需施加的最低压力，称为该气体的饱和蒸气压力饱和蒸气压力。随温度升高，蒸气压力增大。随温度升高，蒸气压力增大。同一温度条件下，烃分子量越小，同一温度条件下，烃分子量越小，其蒸气压力越大。其蒸气压力越大。化合物 分子量 沸点 (,105Pa) 蒸气压力 (105Pa,) 凝固点 () 临界温度 () 临界压力 (105Pa) 气体相对密度 (105Pa,15.55,空气=1.0) 理想气体密度 (kg/m3,105Pa, 15.55) 甲烷 16.043 161.49 34

39、0.228 182.48 82.57 45.44 0.5539 0.6773 乙烷 30.070 86.60 54.436 183.23 32.27 48.16 1.0382 1.2693 丙烷 44.097 42.04 12.929 187.69 96.67 41.94 1.5225 1.8614 丁烷 58.124 0.50 3.511 138.36 152.03 37.47 2.0068 2.4535 异丁烷 58.124 11.72 4.913 159.61 134.94 36.00 2.0068 2.4535 戊烷 72.151 36.07 1.059 129.73 196.50 3

40、3.25 2.4911 3.0454 异戊烷 72.151 27.88 1.390 159.91 187.28 33.37 2.4911 3.0454 己烷 86.178 68.73 0.337 95.32 234.28 29.73 2.9753 3.6374 庚烷 100.205 98.43 0.110 90.58 267.11 27.00 3.4596 4.2299 环戊烷 70.135 49.25 0.675 93.84 238.60 44.49 2.4215 2.9604 环己烷 84.162 80.72 0.222 6.54 286.39 40.22 2.9057 3.5526 苯

41、78.114 80.09 0.219 5.53 289.01 48.34 2.6969 3.2974 甲苯 92.141 110.63 0.0702 94.97 318.64 40.55 3.1812 3.8891 二氧化碳 40.010 78.50 31.06 72.88 1.5195 1.8577 硫化氢 34.076 60.33 26.810 82.89 100.39 88.87 1.1765 1.4380 氮 28.013 195.78 210.00 146.89 33.55 1.9672 1.1822 常见天然气组成的基本物理常数（据陈荣书，1994；有改动） 4.4.溶解性溶解性-

42、溶于石油和水溶于石油和水A A、在相同条件下，天然气在石油中的溶解度远远在相同条件下，天然气在石油中的溶解度远远大于在水中的溶解度大于在水中的溶解度。B B、当天然气中重烃增多，或者石油中的轻馏分较当天然气中重烃增多，或者石油中的轻馏分较多，都可增加天然气在石油中的溶解度。多，都可增加天然气在石油中的溶解度。C C、在石油中溶有天然气时，可以降低石油的比重、在石油中溶有天然气时，可以降低石油的比重、粘度及表面张力。粘度及表面张力。D D、天然气在水中的溶解系数很大程度上取决于气天然气在水中的溶解系数很大程度上取决于气体组分、温度、压力。体组分、温度、压力。（2 2）油溶气）油溶气天然气在石油中

43、的溶解度：天然气在石油中的溶解度：是指在地层温压条件下，液态石油中所溶有的、而在地表温压条件下可析出的气体量（m3气m3油）。天然气组分 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 异丁烷 二氧化碳 硫化氢 氮气 溶解系数 0.033 0.047 0.037 0.036 0.025 0.87 2.58 0.016 常见的天然气组分在纯水中的溶解系数（据.，1956；转自陈荣书，1994）（1 1）水溶气）水溶气在地层条件下，原油中溶解气开始析离出来时的压力，称在地层条件下，原油中溶解气开始析离出来时的压力，称油藏的饱和压力（油藏的饱和压力（P饱饱）。若若P饱饱与与P地地相等，即油内溶解气刚好饱和，压力稍降，就相等

44、，即油内溶解气刚好饱和，压力稍降，就会有气体析出，此时的油藏称为会有气体析出，此时的油藏称为饱和油藏饱和油藏；P饱饱大于大于P地地：过饱和油藏过饱和油藏，此时通常为带气顶的油气藏；，此时通常为带气顶的油气藏；P饱饱小于小于P地地：未饱和油藏未饱和油藏，此时原油中溶解气还未饱和。，此时原油中溶解气还未饱和。饱和及过饱和油藏比未饱和油气藏含更多的溶解气。饱和及过饱和油藏比未饱和油气藏含更多的溶解气。 一、地下水的赋存状态一、地下水的赋存状态 二、油田水的来源二、油田水的来源 三、油田水的矿化度三、油田水的矿化度 四、油田水的化学组成四、油田水的化学组成 五、油田水的类型五、油田水的类型 第三节第三

45、节 油田水油田水广广义义上上：指指油油气气田田区区域域内内的的地地层层水水。（油油层层水水、非非油油层层水水）狭狭义义上上：指指油油气气田田区区域域内内的的油油层层水水。油油层层水水：带带色色、混混浊浊、比比重重 1 1，有有H H2 2S S味味或或者者汽汽油油味味，导导电电。含含M Mg gS SO O4 4时时有有苦苦味味。741 1、按油田水与油气藏平面分布范围关系分（图、按油田水与油气藏平面分布范围关系分（图2-152-15左）：左）：（1 1）底水；（）底水；（2 2）边水。）边水。图图1-15 油田水与油气藏在分布上的相互关系油田水与油气藏在分布上的相互关系A、尖灭型油气藏中的油

46、田水、尖灭型油气藏中的油田水 B、背斜型油气藏中的油田水、背斜型油气藏中的油田水（二）油田水的产状（二）油田水的产状 2 2、按油田水与油气藏上下位置关系分（图、按油田水与油气藏上下位置关系分（图2-152-15右）（右）（1 1）上）上层水；（层水；（2 2）夹层水；（）夹层水；（3 3）下层水。）下层水。一、地下水的赋存状态一、地下水的赋存状态地地壳壳岩岩石石中中的的水水岩石骨架中的水岩石骨架中的水（矿物结合水）（矿物结合水）岩石空隙岩石空隙中的水中的水沸石水沸石水结晶水结晶水结构水结构水气态水气态水液态水液态水固态水固态水毛细水毛细水重力水（自由水）重力水（自由水）地地壳壳岩岩石石中中的

47、的水水岩石骨架中的水岩石骨架中的水（矿物结合水）（矿物结合水）岩石空隙岩石空隙中的水中的水沸石水沸石水结晶水结晶水结构水结构水吸附水吸附水气态水气态水液态水液态水固态水固态水毛细水毛细水重力水（自由水）重力水（自由水）76（1 1）吸附水：吸附在矿物表面的水。包括薄膜水、胶体）吸附水：吸附在矿物表面的水。包括薄膜水、胶体水、毛细管水。水、毛细管水。（2 2）结晶水：参与矿物晶体格架中水。）结晶水：参与矿物晶体格架中水。（3 3）结构水（或化合水）：参与矿物晶体格架中的）结构水（或化合水）：参与矿物晶体格架中的OHOH、H H、H H3 3O O，不是水分子。，不是水分子。（4 4）沸石水：介于

48、结晶水和吸附水之间的中性水。它的）沸石水：介于结晶水和吸附水之间的中性水。它的释放不引起矿物结构破坏。释放不引起矿物结构破坏。（5 5）层间水：类似沸石水，存在于层状硅酸盐中的中性）层间水：类似沸石水，存在于层状硅酸盐中的中性水。水。（6 6）自由水：在重力作用下可以自由流动的水。）自由水：在重力作用下可以自由流动的水。石油与天然气地质学中主要研究（石油与天然气地质学中主要研究（1 1）和（）和（6 6）类水。）类水。3、按油田水在岩石中存在状态分、按油田水在岩石中存在状态分沉积水沉积水渗入水渗入水深成水深成水转化水转化水二、油田水的来源二、油田水的来源78主要来源有：主要来源有：（1 1）沉

49、积水：早期沉积物孔隙水保留下来的水。）沉积水：早期沉积物孔隙水保留下来的水。（2 2）渗入水：大气降雨渗入地下形成的水。）渗入水：大气降雨渗入地下形成的水。（3 3）转化水：沉积物在成岩过程中或有机质成烃作）转化水：沉积物在成岩过程中或有机质成烃作用中产生的水。用中产生的水。（4 4）深成水：由岩浆作用或变质作用形成的水，或）深成水：由岩浆作用或变质作用形成的水，或称内生水、原生水。称内生水、原生水。（一）油田水来源（一）油田水来源79 是上述各种水混合而成，以转是上述各种水混合而成，以转化水和沉积水为主（但是，由于地化水和沉积水为主（但是，由于地下水的循环，常常难以保留原来转下水的循环，常常

50、难以保留原来转化水和沉积水的组成特征）。油田化水和沉积水的组成特征）。油田水演化过程中，矿化度一般增高。水演化过程中，矿化度一般增高。（二）油田水的形成（二）油田水的形成三、油田水矿化度三、油田水矿化度 单位体积水中所含溶解状态的固单位体积水中所含溶解状态的固体物质总量。体物质总量。即单位体积水中各种离子、即单位体积水中各种离子、元素及化合物总含量。用元素及化合物总含量。用g/lg/l、mg/lmg/l、ppmppm（百万分之一）表示。百万分之一）表示。四、油田水的化学组成四、油田水的化学组成1.1.无机盐类无机盐类：阳离子：阳离子：NaNa(K(K) )、CaCa2 2、MgMg2 2阴离子

51、：阴离子：ClCl- -、HCOHCO3 3- -、SOSO4 42 2- -、（、（含含COCO3 32 2）2.2.有机组分有机组分：主要有环烷酸、酚、苯等。：主要有环烷酸、酚、苯等。3.3.溶解气溶解气：COCO2 2、COCO、N N2 2、CHCH4 4、C C2 24.4.微量元素微量元素：SrSr、BaBa、FeFe、Al Al 等。等。原苏联某些凝析气田的产层和非产层水中的苯、酚含量对比原苏联某些凝析气田的产层和非产层水中的苯、酚含量对比苯酚产层的苯、酚含量比非产层高产层的苯、酚含量比非产层高五、油田水的类型五、油田水的类型地表淡水地表淡水0 01 11 1NaNa2 2SOS

52、O4 4型型油田水油田水（高矿化度）（高矿化度）地表淡水地表淡水（低矿化度）（低矿化度）0 01 11 1NaHCONaHCO3 3型型海水海水盐湖水盐湖水1 10 01 1MgClMgCl2 2型型深成水深成水油田水油田水1 10 01 1CaClCaCl2 2型型（ClCl- -NaNa）/Mg/Mg（NaNa- -ClCl）/SO/SO4 4Na/Na/ClCl环境环境成因系数（毫克当量成因系数（毫克当量% %）水型水型地表淡水地表淡水0 01 11 1NaNa2 2SOSO4 4型型油田水油田水（高矿化度）（高矿化度）地表淡水地表淡水（低矿化度）（低矿化度）0 01 11 1NaHCO

53、NaHCO3 3型型海水海水盐湖水盐湖水1 10 01 1MgClMgCl2 2型型深成水深成水油田水油田水1 10 01 1CaClCaCl2 2型型（ClCl- -NaNa）/Mg/Mg（NaNa- -ClCl）/SO/SO4 4Na/Na/ClCl环境环境成因系数（毫克当量成因系数（毫克当量% %）水型水型苏林的天然水成因分类表 天然水成因图解天然水成因图解 CaClCaCl2 2型：型：（Cl-Na）/Mg 1深成水、油田水深成水、油田水 Mg ClMg Cl2 2型：型：（Cl-Na）/Mg 1海水、盐湖水海水、盐湖水 NaHCONaHCO3 3型：型：（Na-Cl）/SO4 1油田

54、水（高矿化度）地表淡油田水（高矿化度）地表淡水（低矿化度）水（低矿化度） Na SONa SO4 4型：型：（Na-Cl）/SO4 1 地表淡水地表淡水苏林的成因分类：苏林的成因分类：第四节第四节 油气中的碳、氢稳定同位素油气中的碳、氢稳定同位素一、油气中的稳定碳同位素一、油气中的稳定碳同位素二、油气中的稳定氢同位素二、油气中的稳定氢同位素 同位素：同位素： 在化学元素周期表上占同一位置，具相同质子数(Z)和不同中子数(N)的元素的原子，称为该元素的同位素。 即： 原子核内具相同数量质子而中子数不同的原子。在碳稳定同位素中质子、中子和电子构型示意图在碳稳定同位素中质子、中子和电子构型示意图质子

55、质子中子中子电子电子6个质子，7个中子6个质子，6个中子 原子核结构不会自发地改变的同位素。原子核结构不会自发地改变的同位素。 即不稳定同位素，系指那些能自发进行蜕变即不稳定同位素，系指那些能自发进行蜕变( (即即改变自己的原子量改变自己的原子量) )，形成质子数不同的新原子的，形成质子数不同的新原子的同位素。同位素。稳定同位素：稳定同位素：放射性同位素：放射性同位素：质子数 元素名称 元素符号 中子数 原子量 相对丰度，原子百分率 0 1 99.9844 1 2 0.0156 1 氢 H 2 3 1 3 1.3104 2 氦 He 2 4 99.9999 6 12 98.892 7 13 1

56、.108 6 碳 C 8 14 7 14 99.635 7 氮 N 8 15 0.365 8 16 99.759 9 17 0.0374 8 氧 O 10 18 0.2039 16 32 95.1 17 33 0.74 18 34 4.2 16 硫 S 20 36 0.016 石油和天然气中主要元素的同位素特征（据张厚福等，1999） 标准：美国南卡罗莱纳州白垩系箭石的碳同位素，简称标准：美国南卡罗莱纳州白垩系箭石的碳同位素，简称PDB标准，其中标准，其中 C13/C12=1123.710-51. 1. 丰度表示法：丰度表示法：131312131213121000CCCCCCC-(/)(/)(

57、/)样品标准标准131312131213121000CCCCCCC-(/)(/)(/)样品标准标准1. 1. 丰度表示法：丰度表示法：A、原油的原油的13C值介于值介于-24 -31，海相油较陆相油重。，海相油较陆相油重。B、时代老的石油，时代老的石油， C12 富集，富集， 13C 低低C、由饱和烃芳烃非烃，由饱和烃芳烃非烃，13C逐渐增大。逐渐增大。D、天然气天然气13C变化范围大（变化范围大（-20 -100）。）。低温浅低温浅层生成的天然气，层生成的天然气，13C 低，小于低，小于-55 。中深层高温条。中深层高温条件下生成的天然气，件下生成的天然气，13C 高，高，-55 -20 。

58、同一天然。同一天然气，气，13C113C213C313C4。 -20-25-30（）13C石油时 代 RKJTPCDSO前寒武纪德根斯（）1969其他作者6005004003002001000年龄（）M a年代越老的原油，年代越老的原油，12C越富集，越富集，13C越少越少 1. 1. 丰度表示法：丰度表示法：（D/H1）标标准准值值取取标标准准海海水水中中的的（D/H1）值值，缩缩写写为为SMOW。D=（D/H1）样样品品（D/H1）标标准准/（D/H1）标标准准10002. 2. 在油气中的分布特点：在油气中的分布特点：A、原油中原油中D一般为一般为80160。天然气天然气D一般为一般为1

59、05270；与；与13C存在一定存在一定的正相关性，即的正相关性，即13C高，高，D也高。也高。B、饱和烃饱和烃D芳烃芳烃D非烃非烃D。C、 13C、D：生物成因气较低，热解成因气都较高。生物成因气较低，热解成因气都较高。D、同油气聚集伴生的水中同油气聚集伴生的水中H2含量增高，由于石油与水的含量增高，由于石油与水的氢同位素交换，产生了富氢同位素交换，产生了富H2的石油。的石油。古老地层水中古老地层水中H2含量较多。含量较多。1. 石油的元素组成和化合物组成有什么特点？2.什么是生物标志化合物？常见的生物标志化合物有哪些？3.石油的地化分类的依据和方案是怎样的？海陆相石油化学成分上有何区别？4.影响石油的相对密度、粘度和溶解性的因素主要有哪些？5.什么是石油的荧光性和旋光性？石油具有荧光性和旋光性的原因是什么？6.什么是固体沥青？重质油和沥青砂与常规原油的区别主要体现在哪些方面？7.根据产出状态，天然气有哪些类型？什么是气藏气、气顶气、凝析气？8.什么是油田水？其化学组成和物理性质有何特点？请介绍苏林的水型划分方案。9.油气中的碳、氢同位素的分布有何特点？思考题思考题