石油地質學課件：第二章-盆地流體-石油

1、石油與天然氣地質學1李開開中國地質大學（北京）能源學院電話子郵件 .cmn 第一部分 概論第二部分 盆地流體第三部分 儲層和蓋層第四部分 圈閉和油氣藏第五部分 油氣成因第六部分 油氣運移第七部分 油氣成藏與破壞李開開唐玄李開開唐玄唐玄第二章 盆地流體目 錄原油的性質石油的元素組成和餾分組成原油的分類定義（一）原油的性質塔中826石油（又稱原油） crude oil:一種存在于地下巖石孔隙介質中的由各種碳氫化合物與雜質組成的，呈液態(tài)和稠態(tài)的油脂狀天然可燃有機礦產。（一）原油的性質（一）原油的性質1、顏色（一）原油的性質（一）原油的性質2、

2、密度相對密度：常指在1atm下，20脫氣原油密度與4同體積純水密度的比值，常用d204表示。 石油的相對密度一般介于0.75-0.98之間，如大慶原油相對密度為0.857-0.86。 通常d2040.92為重質油， d2040.88為輕質油， 0.88d2040.92為中質油。（一）原油的性質石油的相對密度主要取決于化學組成，一般飽和烴含量高的原油相對密度小。在地層條件下，原油密度還與溫度、壓力及油中溶解氣的數量有關。同時與氧化程度也有一定的關系，氧化程度越嚴重，相對密度也越大。 石油密度影響因素（一）原油的性質（一）原油的性質3、粘度粘度：是指石油流動時分子之間運動的內摩擦力所產生的阻力，它

3、表示石油流動的難易程度，石油粘度越大，越不易流動。粘度單位常為帕斯卡秒（PaS）或毫帕斯卡秒（mPaS）。 大慶油田白堊系原油粘度為1.9-2.210-3 PaS 任丘油田中、上元古界原油為5.3-8.410-3 PaS 克拉瑪依油田三疊系原油為5.010-3 PaS油田實例石油粘度影響因素（一）原油的性質 隨溫度升高，石油粘度- 壓力加大，粘度隨之- 環(huán)烷烴及芳香烴含量增大，粘度- 原油中溶解氣量增加，粘度-（一）原油的性質（一）原油的性質4、熒光性熒光：是一種光致發(fā)光的冷發(fā)光現象。某種常溫物質經某種波長的入射光（紫外線或X射線等）照射，吸收光能后進入激發(fā)態(tài)，發(fā)出波長較長的出射光。石油及其大

4、部分產品，除了輕質油和石蠟外，在紫外 線照射下均可發(fā)熒光。 （一）原油的性質石油中的不飽和烴及其衍生物導致了石油具熒光性，熒光化合物含量即使在十萬分之一時也可檢測到。（一）原油的性質石油發(fā)熒光原因輕質石油的熒光顏色較淺(淺藍色),重質石油的熒光顏色較深(黃色),瀝青的熒光顏色最深(褐色)。這是由于油質發(fā)天藍色、膠質發(fā)黃色、瀝青質發(fā)棕褐色熒光的緣故。（一）原油的性質塔中243井，5-40/42，藍白色熒光塔中243井，5-40/42，黃色熒光（一）原油的性質5、導電性石油的導電性極差，高電阻率，為109-1016m，比礦化油田水（0.02-0.1m）和沉積巖（ 1-1014m ）高得多。這一特性

5、是視電阻率測井用來判斷油、水層的基礎。 兩種特殊的原油（一）原油的性質重質油：在原始油層溫度下，脫氣原油粘度為0.1-10PaS，或在15.6、一個大氣壓下密度為0.934-1.00g/m3的原油。瀝青砂（超重油）：在儲層條件下，粘度10PaS，或在15.6、一個大氣壓下密度為0.934-1.00g/m3的原油。 重質油在儲層條件下具有流動性，但常規(guī)技術生產效率很低；瀝青砂沒有流動性。因此二者開采技術難、成本高。 重質油和瀝青砂氧、氮、硫元素含量較常規(guī)石油高，非烴、瀝青質含量高（10-30%），烴類含量低（60%），因此往往要經過裂解等復雜的工業(yè)處理，才能轉化為成品油，使用成本高。我國現狀：常

6、規(guī)原油一次加工所得渣油 （2007） 原油實際加工量3.5億噸/年，渣油約1.7億噸/年重質原油（約2000萬噸/年）二次加工的殘渣油（約500萬噸/年）國際趨勢：常規(guī)原油儲量：1500億噸重質油儲量：15500億噸石油最高消費量4045億噸（30多億噸為重油）石油加工業(yè)重大急需重質油輕質化清潔燃料生產（一）原油的性質（一）原油的性質0100200300400常規(guī)原油 重油油砂瀝青CanadaWorld(billion m ) 3Wightman (1997)加拿大油砂瀝青的儲量與世界常規(guī)原油的相當Sea transport from Prince Rupert is the same dis

7、tance to China as the Middle East（一）原油的性質（一）原油的性質（一）原油的性質（一）原油的性質（一）原油的性質關鍵在于石油的化學組成的區(qū)別！石油外觀及性質上的差異原因（三）石油的化學組成（三）石油的化學組成1、（三）石油的化學組成（三）石油的化學組成（三）石油的化學組成（三）石油的化學組成 石油中微量元素含量般只是百萬分之幾甚至十億分之幾，但其往往對石油加工過程中的催化劑有很大的影響，甚至會使之喪失活性，因此也必須加以重視。（三）石油的化學組成石油是由多個組分構成的復雜混合物，各個組分有其各自不同的沸點。根據沸點的差別，使混合物分離的方法稱為分餾。分餾（三）

8、石油的化學組成2、減壓餾分：由于一般原油從350開始即有明顯的分解現象，所以對于沸點高于350的餾分必須在減壓下餾出。因此有：潤滑油餾分：350500之間的減壓餾分；減壓渣油：大于500的減壓餾分。不同沸程得到的餾分物質和包含的烴類碳數范圍不相同。直餾餾分：從原油直接蒸餾得到的餾分。汽油餾分：一般把原油中從常壓蒸餾開始餾出的溫度(初餾點)到200(或180)之間的輕餾分；柴油餾分：常壓蒸餾200(180)一350之間的中間餾分；重餾分：大于350的餾分。（三）石油的化學組成（三）石油的化學組成125-200200-225225-250250-275275-300300-325325-35035

9、0-375375-400400-425425-450450-475475-500500（三）石油的化學組成3、（三）石油的化學組成（三）石油的化學組成鏈（三）石油的化學組成（1）鏈（三）石油的化學組成正構烷烴異構烷烴（三）石油的化學組成（2）（三）石油的化學組成（3）（三）石油的化學組成（三）石油的化學組成（1）含硫化合物（三）石油的化學組成（三）石油的化學組成（三）石油的化學組成（2）含氮化合物（三）石油的化學組成（三）石油的化學組成（三）石油的化學組成（3）含氧化合物（三）石油的化學組成（4）膠質、瀝青質（三）石油的化學組成（三）石油的化學組成（三）石油的化學組成（一）原油的分類（一）原油

10、的分類原油中組分的濃度（210）原油類型硫含量 %樣品數飽和烴50%芳香烴環(huán)烷烴且石蠟烴40%石蠟型石蠟烴且環(huán)烷烴40%環(huán)烷型21飽和烴50%芳香烴 50%石蠟烴10%芳香中間型1126石蠟烴10%環(huán)烷烴25%芳香瀝青型41環(huán)烷烴 25%芳香環(huán)烷型136（一）原油的分類1石蠟型石油 石蠟型石油包括一些輕質石油和一些高蠟、高沸點石油。后一類石油由于含較多的蠟，室溫下粘度很高。比重通常低于0.85，膠質和瀝青質含量低于10，除高分子量正構烷烴含量豐富的以外，粘度一般都低。芳香烴含量是次要的，主要由單、雙環(huán)芳烴構成，常含有單芳甾族化合物。含硫量很低。 北非、美國和南美古生代，南大西洋盆地邊緣下白堊統(tǒng)

11、，西非、印尼和潘農盆地的一些第三系原油都屬此類原油。馬格蘭盆地非海相下白堊統(tǒng)，西非盆地白堊系、第三系，印度尼西亞和我國第三系，以及美國綠河頁巖和猶英他盆地弗萊格斯塔夫層伴生的大部分石油，都屬于此類高蠟石油。（一）原油的分類2石蠟-環(huán)烷型石油 膠質、瀝青質含量一般為5-15%，芳香烴占25-40%，含硫量低，一般為0-1%，硫茚和硫芴含量中等。該型原油密度和粘度常高于石蠟型石油，為中等值。此類原油包括加拿大阿爾伯達盆地泥盆系和白堊系、北非和美國古生代、巴黎盆地、北海侏羅系和白堊系、西非的白堊系和第三系、北非白堊系和下第三系等處的石油。 （一）原油的分類3環(huán)烷型石油 僅有少數原油屬于此類，其鏈烷烴

12、含量低于20%。它們有的是富含萜類的未（低）成熟原油，也有的是石蠟型或石蠟-環(huán)烷型石油的生物降解作用產物，含硫量低。在墨西哥灣、北海地區(qū)以及前蘇聯(lián)等油田均有發(fā)現。（一）原油的分類4芳香-中間型石油 一般由重質油組成，膠質、瀝青質占10-30%，芳香族占烴含量的40-70%，單環(huán)芳烴尤其是甾族型的含量較低。噻吩類衍生物（硫茚和硫芴)十分豐富(芳香族的占25-30%)，比重一般高于0.85，含硫量在1%以上。 該類石油包括中東白堊系和侏羅系，西德克薩斯的二疊盆地的石炭-二疊系，阿爾伯達的密西西比系、侏羅和下白堊統(tǒng)的大部分原油。還有西非的上白堊-第三系，南阿圭坦盆地一些侏羅-白堊系的重油，以及加利福

13、尼亞和地中海地區(qū)的一些原油。（一）原油的分類5芳香-環(huán)烷型石油和芳香-瀝青型石油 這兩類石油都是經過次生轉化的石油。油質重而粘，膠質+瀝青質含量常常在25%以上，甚至可高達60%。 芳香-環(huán)烷型石油主要是石蠟型和石蠟-環(huán)烷型石油次生改造的產物，其中膠質含量增加，但仍保持低硫含量。 芳香-瀝青型石油可能是芳香-中間型石油降解形成，其膠質和瀝青質含量高達30-60%，硫含量大于1%，最高可達9%。其比重高、粘度大，甚至呈固態(tài)。少量的委內瑞拉和西非沒有受過生物降解的純芳香型石油，西加拿大受過降解的焦油砂，委內瑞拉和法國南阿奎坦盆地的重質瀝青石油都屬于這個類型。（一）原油的分類 綜上所述，按照Tissot & Welte的石油分類法，正常石油中含豐富鏈烷烴的為石蠟型石油；環(huán)烷烴含量較高，飽和烴含量超過50%的石蠟-環(huán)烷型石油；芳香中間型石油飽和烴含量低于50%