第二次課 第一章油氣水性質(zhì)

1、.水油油氣氣頁巖頁巖蓋層蓋層背斜圈閉背斜圈閉第一章第一章 石油、天然氣、油田水石油、天然氣、油田水 的化學(xué)組成和物理性質(zhì)的化學(xué)組成和物理性質(zhì).第一章第一章 石油、天然氣、油田水石油、天然氣、油田水 的化學(xué)組成和物理性質(zhì)的化學(xué)組成和物理性質(zhì)一、石油（oil） （一）概念（一）概念1、可燃有機礦產(chǎn)：、可燃有機礦產(chǎn)： 由古代的動物、植物遺體演變而來，屬有機成因，由古代的動物、植物遺體演變而來，屬有機成因，又具有燃燒能力，總稱為可燃有機礦產(chǎn)包括：石油、又具有燃燒能力，總稱為可燃有機礦產(chǎn)包括：石油、天然氣、固體瀝青、煤類、油頁巖、一部分硫等。天然氣、固體瀝青、煤類、油頁巖、一部分硫等。.水油油氣氣儲層儲

2、層2、石油：石油又稱原油，是以液態(tài)形式存在于地下、石油：石油又稱原油，是以液態(tài)形式存在于地下巖石孔隙、裂縫中的可燃有機礦產(chǎn)。巖石孔隙、裂縫中的可燃有機礦產(chǎn)。盆參盆參2井井, 4440.31m,J1s,粗中砂巖粗中砂巖,粒間粒間孔發(fā)育孔發(fā)育,:15.82%（50）.塔河油田油氣藏分布特征塔河油田油氣藏分布特征奧陶系巖溶逢洞型油氣藏2、石油：石油又稱原油，是以液態(tài)形式存在于地下、石油：石油又稱原油，是以液態(tài)形式存在于地下巖石孔隙、裂縫中的可燃有機礦產(chǎn)。巖石孔隙、裂縫中的可燃有機礦產(chǎn)。.（二）石油的組成 1、元素組成、元素組成 ：C、H、 S 、O、N （1）C：84%-87%；H：11%-14%，

3、兩元素在石油中一，兩元素在石油中一般占般占9799%；其它元素含量；其它元素含量14。（2）硫、氮、氧）硫、氮、氧（3）幾十種微量元素）幾十種微量元素 ：鐵（Fe）、鈣（Ca）、鎂（Mg）.地地殼殼地地幔幔地地核核地球中元素組成，地球中元素組成，92%:FeOSiMg 地殼中元素組成，地殼中元素組成，98%:OSiAlFeCa NaKMgTiH物質(zhì)名稱物質(zhì)名稱C %H %S+N+O %石油石油淡水泥質(zhì)沉積物中的有機質(zhì)淡水泥質(zhì)沉積物中的有機質(zhì)浮游生物浮游生物84.3276.744.213.5811.38.62.102.047.2.（二）石油的組成 2、石油的餾分石油的餾分 石油的化合物具有不同石

4、油的化合物具有不同沸點沸點的特性，加熱蒸餾，將原油切割成不的特性，加熱蒸餾，將原油切割成不同范圍（即餾程）的若干部分，每一部分就是一個餾分。同范圍（即餾程）的若干部分，每一部分就是一個餾分。餾分輕餾分中餾分重餾分石油氣汽油煤油柴油重瓦斯油潤滑油渣油溫度（）530（500）碳數(shù)C1-C4C5-C10C11-C13C14-C18C19-C25C26-C40C40石油的餾分組成（石油煉制，據(jù)潘鐘祥等，1986） .3、石油化學(xué)組分、石油化學(xué)組分 利用石油中化合物的不同組份對有機溶劑利用石油中化合物的不同組份對有機溶劑和吸附劑具有選擇性溶解和吸附的特性，將石和吸附劑具有選擇性溶解和吸附的特性，將石油分

5、離成若干部分，每一部分就是一個組份。油分離成若干部分，每一部分就是一個組份。 常用的有機溶劑：常用的有機溶劑：(1)(1)石油醚石油醚( (petroleun ether :戊烷、己烷戊烷、己烷 ) )，(2)(2)苯、灑精苯，苯、灑精苯，(3)(3)氯仿（氯仿（ Chloroform/Trichloromethane:三氯甲烷三氯甲烷 ）.原油原油瀝青質(zhì)瀝青質(zhì)膠質(zhì)膠質(zhì)油質(zhì)油質(zhì)石油醚沉 淀 物可 溶 物硅 膠吸附（1）油質(zhì)）油質(zhì) 溶于石油醚而不被硅膠吸附。溶于石油醚而不被硅膠吸附。（2）膠質(zhì)）膠質(zhì) 溶于石油醚而可被硅膠吸附。溶于石油醚而可被硅膠吸附。（3）瀝青質(zhì)）瀝青質(zhì) 不溶于石油醚。不溶于石

6、油醚。.瀝青質(zhì)瀝青質(zhì)膠質(zhì)膠質(zhì)油質(zhì)油質(zhì)飽和烴芳烴正構(gòu)烷烴異構(gòu)環(huán)烷烴單環(huán)多環(huán)稠環(huán)O、S、N芳香烴結(jié)構(gòu)化合物（1）油質(zhì)）油質(zhì) 溶于石油醚而不被硅膠吸附。油質(zhì)基本由溶于石油醚而不被硅膠吸附。油質(zhì)基本由烴類組成，主要是飽和烴和一部分低分子芳烴類組成，主要是飽和烴和一部分低分子芳香烴，淺色，是一般石油的主要組份。香烴，淺色，是一般石油的主要組份。.烷烴烷烴 又名脂肪族烴，通式為又名脂肪族烴，通式為CnH2n+2，屬飽和烴。，屬飽和烴。在常溫常壓下在常溫常壓下, C1C4的烷烴呈氣態(tài)；的烷烴呈氣態(tài)； C5C16的直鏈烷烴呈液態(tài)；的直鏈烷烴呈液態(tài)； C17以上的高分子烷烴皆呈固態(tài)。以上的高分子烷烴皆呈固態(tài)。

7、正構(gòu)烷烴或正烷烴；正構(gòu)烷烴或正烷烴；C-C-C-C 異構(gòu)烷烴或異烷烴。異構(gòu)烷烴或異烷烴。 C-C-C-CC.環(huán)烷烴（環(huán)烷烴（CycloalkanesCycloalkanes）含有碳環(huán)結(jié)構(gòu)的飽和烴含有碳環(huán)結(jié)構(gòu)的飽和烴 組成環(huán)的碳原子數(shù)：組成環(huán)的碳原子數(shù)：三員環(huán)、四員環(huán)、五員環(huán)、六員環(huán)三員環(huán)、四員環(huán)、五員環(huán)、六員環(huán) 碳環(huán)的數(shù)目：碳環(huán)的數(shù)目：單環(huán)烷烴、雙環(huán)烷烴、三環(huán)烷烴單環(huán)烷烴、雙環(huán)烷烴、三環(huán)烷烴多環(huán)烷烴多環(huán)烷烴C CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC C.芳香烴（芳香烴（AromaticsAromatics） 含有苯環(huán)的碳氫化合物含有苯環(huán)的碳氫化合物單環(huán)芳香

8、烴：單環(huán)芳香烴：多環(huán)芳香烴：多環(huán)芳香烴：稠環(huán)芳香烴：稠環(huán)芳香烴：分子中含有一個苯環(huán)分子中含有一個苯環(huán)分子中含有兩個或兩個分子中含有兩個或兩個以上的獨立苯環(huán)以上的獨立苯環(huán)分子中含有兩個或兩個分子中含有兩個或兩個以上的相連的苯環(huán)以上的相連的苯環(huán).瀝青質(zhì)瀝青質(zhì)膠質(zhì)膠質(zhì)油質(zhì)油質(zhì)飽和烴芳烴正構(gòu)烷烴異構(gòu)環(huán)烷烴單環(huán)多環(huán)稠環(huán)O、S、N芳香烴結(jié)構(gòu)化合物（2）膠質(zhì)）膠質(zhì) 溶于石油醚而可被硅膠吸附。膠質(zhì)為粘稠狀的液溶于石油醚而可被硅膠吸附。膠質(zhì)為粘稠狀的液體或半固體，顏色為淺黃、紅褐到黑色。含有雜原子體或半固體，顏色為淺黃、紅褐到黑色。含有雜原子（O、S、N）的芳香烴結(jié)構(gòu)的非烴化合物。輕質(zhì)石油）的芳香烴結(jié)構(gòu)的非烴化

9、合物。輕質(zhì)石油中膠質(zhì)中膠質(zhì)2%；含硫石油；含硫石油:0.5%-2%；低硫石油低硫石油:0.5%石油石油硫醇類（硫醇類（-SH-SH）硫醚類（硫醚類（-S-S-）噻吩類噻吩類.（2 2）含氮化合物（）含氮化合物（nitrogen compoundsnitrogen compounds）非堿性含氮化合物：咔唑、卟啉等非堿性含氮化合物：咔唑、卟啉等堿性含氮化合物：吡啶、喹啉、異喹啉等堿性含氮化合物：吡啶、喹啉、異喹啉等卟啉可以用于說明石油的有機成因卟啉可以用于說明石油的有機成因.（3 3）含氧化合物（）含氧化合物（oxygen compoundsoxygen compounds）酸性氧化物：環(huán)烷酸、

10、脂肪酸（酸性氧化物：環(huán)烷酸、脂肪酸（R-COOHR-COOH）中性氧化合物：酚、醛（中性氧化合物：酚、醛（R-CO-HR-CO-H）和酮（）和酮（R-CO-RR-CO-R）.（3）瀝青質(zhì)）瀝青質(zhì) 不溶于石油醚。為黑色固體粉末。為含雜原子不溶于石油醚。為黑色固體粉末。為含雜原子的高分子化合物，分子量的高分子化合物，分子量37 0001 000 000，是稠環(huán)芳香烴和烷基側(cè)鏈組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。重是稠環(huán)芳香烴和烷基側(cè)鏈組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。重質(zhì)石油中瀝青質(zhì)含量高。質(zhì)石油中瀝青質(zhì)含量高。瀝青質(zhì)瀝青質(zhì)膠質(zhì)膠質(zhì)油質(zhì)油質(zhì)飽和烴芳烴正構(gòu)烷烴異構(gòu)環(huán)烷烴單環(huán)多環(huán)稠環(huán)O、S、N芳香烴結(jié)構(gòu)化合物.生物標志化合物生物標志化合物

11、 (Biomarker) 生物標志化合物是指沉積物和石油中來自生物體的原始生化組成，其碳骨架在各種地質(zhì)作用過程中被保存下來的有機化合物。這類化合物也被稱為“分子化石分子化石”（molecular fossil）。.在石油中釩、鎳等重金屬都與卟啉分子中的氮呈絡(luò)合在石油中釩、鎳等重金屬都與卟啉分子中的氮呈絡(luò)合狀態(tài)存在，形成釩卟啉和鎳卟啉有機金屬化合物，其狀態(tài)存在，形成釩卟啉和鎳卟啉有機金屬化合物，其基本結(jié)構(gòu)與葉綠素結(jié)構(gòu)極為相似。基本結(jié)構(gòu)與葉綠素結(jié)構(gòu)極為相似。A.金屬卟啉化合物金屬卟啉化合物:石油有機成因的第一個證據(jù)石油有機成因的第一個證據(jù)葉綠素葉綠素VNi石油中石油中釩卟啉釩卟啉鎳卟啉鎳卟啉.B.

12、異戊間二烯型烷烴：異戊間二烯型烷烴： C C C C C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C 2，6，10，14-四甲基十六烷四甲基十六烷(植烷植烷) C C C C C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C 2，6，10，14-四甲基十五烷四甲基十五烷(姥鮫烷姥鮫烷) 石油中的類異戊間二烯型烷烴，一石油中的類異戊間二烯型烷烴，一般認為是由葉綠素的側(cè)鏈即植醇演化而來。般認為是由葉綠素的側(cè)鏈即植醇演化而來。葉綠素葉綠素. C.環(huán)烷烴環(huán)烷烴 四四-五環(huán)的環(huán)烷烴結(jié)構(gòu)與生物體中的五環(huán)的環(huán)烷烴結(jié)構(gòu)與生物體中的 四環(huán)甾族化合物和五環(huán)四環(huán)甾族化合物和五環(huán)三萜烯類化合

13、物有明顯的相似性，并具有旋光性，是石油有機三萜烯類化合物有明顯的相似性，并具有旋光性，是石油有機成因的主要證據(jù)之一。成因的主要證據(jù)之一。 甾烷甾烷.（三）石油的物理性質(zhì)（三）石油的物理性質(zhì)1.1.顏色（顏色（colourcolour）黑色、黑色、2.2.密度（密度（densitydensity）相對密度相對密度:20:20的石油與的石油與44同體積水的重量比值同體積水的重量比值輕質(zhì)油：輕質(zhì)油：d d0.870.87中等石油（正常石油）：中等石油（正常石油）：d d0.87-0.930.87-0.93重質(zhì)石油（重油）：重質(zhì)石油（重油）：0.930.93(0.75-1.00) 深綠色、深綠色、黃褐

14、色、黃褐色、 淡黃色、淡黃色、無色無色絕對密度.2.2.密度（密度（densitydensity）5 .1315 .155 .141攝氏度時的密度API1305 .15140攝氏度時的密度波美度美國：歐洲：波美度API密度10.010.01.000020.020.10.933330.030.20.875040.040.30.832550.050.40.7778.3 3粘度（粘度（viscosityviscosity） 反映石油流體內(nèi)摩擦力的參數(shù)，反映石油流體內(nèi)摩擦力的參數(shù)，動力粘度動力粘度單位：單位：PaPaS S或或mPa.SmPa.S（1mPa.s=11mPa.s=1厘泊）厘泊）正常原油的

15、粘度：正常原油的粘度：50mPa.s5%5% 干氣：干氣：重?zé)N氣重?zé)N氣5%5% (2)(2)非烴氣體（非烴氣體（nonhydrocarbonsnonhydrocarbons） N N2 2：0.4%-12.5%0.4%-12.5%COCO2 2：4%-5%4%-5% H2SH2S：不含或極微量不含或極微量 惰性氣體惰性氣體2 2、天然氣的成分、天然氣的成分 .井號層位井段(m)CH4(%)C2+(%)N2(%)CO2(%)H2S(%)普光3T1f352625349.371.160.030.5518.039.27.3、天然氣的性質(zhì)、天然氣的性質(zhì)1.1.相對密度相對密度標準狀況下，單位體積天然氣與

16、同體積空標準狀況下，單位體積天然氣與同體積空氣質(zhì)量之比氣質(zhì)量之比2 2粘度粘度0時：時：0.31 10-3mPa.s: 20時時:12 :12 10 10-3-3mPa.smPa.s 與成分、壓力、溫度有關(guān)與成分、壓力、溫度有關(guān).三、油田水三、油田水1、概念、概念 廣義的油田水是指油氣田內(nèi)的地下水廣義的油田水是指油氣田內(nèi)的地下水,包括包括油層水和非油層水油層水和非油層水。狹義的油田水是指油氣田。狹義的油田水是指油氣田范圍內(nèi)直接與油氣層連通的地下水范圍內(nèi)直接與油氣層連通的地下水,即油層水。即油層水。水油油氣氣.2、油田水來源、油田水來源 (1) 沉積水：沉積水：系沉積物堆積過程中保存在其中的水。

17、系沉積物堆積過程中保存在其中的水。 (2)(2)滲入水：滲入水：來源于大氣降雨時滲入到地下空隙，滲來源于大氣降雨時滲入到地下空隙，滲透性巖層中的水。透性巖層中的水。 (3)(3)轉(zhuǎn)化水：轉(zhuǎn)化水：指在沉積成巖作用和烴類生成過程中指在沉積成巖作用和烴類生成過程中, ,粘土轉(zhuǎn)化脫出的層間水，有機質(zhì)向烴類轉(zhuǎn)化分解出的粘土轉(zhuǎn)化脫出的層間水，有機質(zhì)向烴類轉(zhuǎn)化分解出的水。水。 (4)(4)深成水：深成水：指巖漿游離出來的初生水指巖漿游離出來的初生水( (原生水原生水) )和變和變質(zhì)作用過程的變質(zhì)水。質(zhì)作用過程的變質(zhì)水。 .3、油田水的化學(xué)組成、油田水的化學(xué)組成 （1）無機組成）無機組成油田水的無機組成包括大量組成和微量組成。油田水的無機組成包括大量組成和微量組成。在常規(guī)水分析資料中在常規(guī)