油氣水全套課件

Petroleum&NaturalGasesandOilfieldWatersSection1石油(Petroleum)Section2

天然氣(NaturalGases)3

Section

油、氣的穩(wěn)定同位素(StableIsotopesofPetroleum、gases)Section4

油田水(OilfieldWaters)Section1

Petroleum1石油的化學(xué)組成(ChemicalCompositionofPetroleum)2石油的分類(ClassificationofPetroleum)3海陸相石油的基本區(qū)別(BasicDifferenceofMarineandContinentalPetroleum)4石油的物理性質(zhì)(PhysicalPropertiesofPetroleum)Whatispetroleum?Whatisascientificdefinitionaboutpetroleum?Whatisthedifferenceofpetroleumandnaturalgas？Whatisthedifferenceofmarineandcontinentalpetroleum？Youcanfindtherightanswerinthechapter!

Section1

PetroleumWhat?

Petroleumisaflammableorganicoreinporespaceofrockunderground,whosemaincomponentsisliquidhydrocarbon。

Petroleumismixturesof

hydrocarbons。

地下油氣藏中的石油是氣態(tài)液態(tài)及固態(tài)烴類(gaseous、liquid、andsolidhydrocarbon)及其衍生物的混合物(oritismixturesofhydrocarbonramification)，在成分上以烴類為主，含有數(shù)量不等的非烴化合物(non-hydrocarboncompound)及多種微量元素(manifoldtraceelements)。

在相態(tài)上以液態(tài)為主，溶有大量烴氣及少量非烴氣以和數(shù)量不等的固態(tài)烴類(hydrocarbon)及非烴類物質(zhì)(non-hydrocarbonsubstance)。

不同油氣藏中組成石油的各種成分和相態(tài)的比例是因地而異的。因此，石油沒有確定的化學(xué)成分和物理常數(shù)(chemicalcompositionandphysicalconstant)

石油沒有確定的化學(xué)成分，因而也就沒有確定的元素組成。但其元素組成還是有一定的變化範(fàn)圍(varietyrange)。（一）、Elementcomposition

石油主要由碳carbon(C）、氫hydrogen（H）、硫sulfur（S）、氮nitrogen（N）、氧oxygen（O）等元素組成（表）。一、ThechemicalcompositionofpetroleumElementcompositionsofcrudeoil(weightpercent)

原

油

產(chǎn)

地元

素

組

成CHSNO中

國(guó)

大慶(薩爾圖混合油)85.7413.310.110.150.69勝利(101混合油)86.2612.200.800.41-弧島油田84.2411.742.200.47-大港油田(混合油)85.6713.400.120.23-江漢油田(混合油)83.0012.812.090.471.63克拉瑪依油田(混合油)86.1313.300.040.250.28前蘇聯(lián)雅雷克蘇80.6110.361.05痕量8.97烏克蘭84.6014.000.141.251.25老格羅茲尼86.4212.620.32-0.68卡拉-布拉克87.7712.37--0.46美國(guó)

文圖拉(加利福尼亞州)84.6012.700.401.701.20科林加(加利福尼亞州)86.4011.700.60--博芒特(德克薩斯州)85.7011.000.702.61堪薩斯州84.2013.001.900.450.45(據(jù)石毓程，1980補(bǔ)充)

原油中含硫量變化很大(sulfurcontentchangesgreatly)

，從萬分之幾（克拉瑪依，0.05%）到百分之幾（委內(nèi)瑞拉，5.48%）。根據(jù)含硫量可把原油分為高硫原油(high-sulfurcrude)（含硫量大於1%）和低硫原油(low-sulfurcrude)（含硫量小於1%）。原油中的硫(sulfur)主要來自有機(jī)物的蛋白質(zhì)(proteininorganicsubstance)和圍巖的含硫酸鹽礦物(sulfatemineralcontainingsulfurinwallrock)如石膏(gypsum)等，故產(chǎn)於海相環(huán)境的石油較形成於陸相環(huán)境的石油含硫量高。

原油中含氮量(nitrogencontent)在0.1-1.7%之間，平均值0.094%。90%以上的原油含氮量小於0.2%。

原油的含氧量(oxygencontent)在0.1-4.5%之間，主要與其氧化變質(zhì)程度(degreeofoxygenationtransformation)有關(guān)。

除上述5種主要元素(majorelement)之外，還從原油灰分（石油燃燒後的殘?jiān)┲邪l(fā)現(xiàn)有鐵(Fe)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、矽(Si)、鋁(Al)、釩（V）、鎳（Ni）、銅（Cu）、銻（Sb）、錳（Mn）、鍶（Sr）、鋇（Ba）、硼（B）、鈷（Co）、鋅（Zn）、鉬（Mo）、鉛（Pb）、錫（Sn）、鈉（Na）、鉀（K）、磷（P）、鋰（Li）、氯（Cl）、鉍（Bi）、鈹（Be）、鍺（Ge）、銀（Ag）、砷（As）、鎵（Ga）、金（Au）、鈦（Ti）鉻（Cr）、鎘（Cd）等30多種元素。這些元素雖然種類繁多，但總量?jī)H占石油重量的萬分之幾，在石油中屬traceelement，亦或稱之為灰分元素(ashelement)。

在石油微量元素(traceelement)中，以釩(Vanadium)、鎳(Nickle)兩種元素含量高、分佈普遍，且鑒於其與石油成因有關(guān)聯(lián)，最為石油地質(zhì)學(xué)家所重視。

V/Ni比值可做為區(qū)分是來自海相環(huán)境還是陸相環(huán)境沉積物(distinguishseafaciesenvironmentand

continentalfaciesenvironmentsedimentary)的標(biāo)誌之一。

一般V/Ni>1被認(rèn)為是海相環(huán)境(marinefaciesenvironment)

。

V/Ni<1為陸相環(huán)境(continentalfaciesenvironment

)。（二).Compoundofpetroleum

組成石油的主要元素是C、H、S、N、O，但由這5種元素構(gòu)成的化合物卻是一個(gè)龐大的家族--有機(jī)化合物(organiccompound)?；\統(tǒng)地說，組成石油的化合物多是有機(jī)化合物，作為雜質(zhì)混入的無機(jī)化合物(inorganiccompound)不多，含量甚微，可以忽略不計(jì)。石油的化合物組成，歸納起來可以分為烴和非烴(hydrocarbonandnon-hydrocarbon)兩大類，其中烴類是主要的，這與元素組成以C、H占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)相一致。飽和烴或烷烴或石蠟烴（鏈烷烴及環(huán)烷烴）不飽和烴--烯烴、芳香烴和環(huán)烷-芳香烴Compoundofhydrocarbon1.Compoundofhydrocarbon（1）.saturatedhydrocarbon在石油中飽和烴(saturatedhydrocarbon)在數(shù)量上占大多數(shù)，一般占石油所有組分的50-60%?？杉?xì)分為正構(gòu)烷烴(n-paraffin)、異構(gòu)烷烴(i-paraffin)(同分異構(gòu)體isomers—具有相同成分但具不同分子結(jié)構(gòu)從而具不同特性的物體）和環(huán)烷烴(naphthene)。

直鏈的正構(gòu)烷烴(n-paraffin)平均占石油的15-20%（體積），輕質(zhì)原油(lightcrudeoil)可達(dá)30%以上，而重質(zhì)原油(heavycrudeoil)可小於15%。石油中已鑒定出的正烷烴(n-paraffin)自C1-C45，但石油大部分正烷烴(n-paraffin)碳數(shù)≤C35。

Innormaltemperatureandpressure，正烷烴C1-C4為氣態(tài)，C5-C15為液態(tài)，C16以上為固態(tài)（天然石蠟）。Thedistributionofdifferencetypesn-paraffinasfollowingchart:由圖可見，儘管正構(gòu)烷烴的分佈曲線形態(tài)各異，但均呈一條連續(xù)的曲線，且奇碳數(shù)與偶碳數(shù)烴的含量總數(shù)近於相等。上述正烷烴分佈特點(diǎn)與成油原始有機(jī)質(zhì)、成油環(huán)境和成熟度有密切關(guān)係，因而常用於石油的成因研究和油源對(duì)比。石油中帶支鏈（側(cè)鏈）的異構(gòu)烷烴以≤C10為主，常見於C6-C8中；C11-C25較少，且以異戊二烯型烷烴最重要。石油中的異戊二烯型烷烴，一般被認(rèn)為是葉綠素的側(cè)鏈-植醇演化而來，因而是石油生物成因的標(biāo)誌化合物。這種異構(gòu)烷烴的特點(diǎn)是每四個(gè)碳原子帶有一個(gè)甲基支鏈?，F(xiàn)已從石油中分離出多種異戊二烯型化合物，其總量達(dá)石油的0.5%。其中研究和應(yīng)用較多的是2,6,10,14-四甲基十五烷（姥鮫烷）和2,6,10,14-四甲基十六烷（植烷）。研究表明，同一來源的石油，各種異戊二烯型化合物極為相似。因而常用之作為油源對(duì)比的標(biāo)誌。異戊二烯烴同系列立體化學(xué)結(jié)構(gòu)圖環(huán)烷烴(naphthene)在石油中所占的比例為20-40%，平均30%左右。低分子（＜C10）的環(huán)烷烴(naphthene)

，尤以環(huán)戊烷(cyclopentane)（C5-五員環(huán)）和環(huán)己烷(hexanaphthene)（C6-六員環(huán)）及其衍生物(ramification)是石油的重要組成部分，且一般環(huán)巳烷(hexanaphthene)多於環(huán)戊烷(cyclopentane)

。中等到大分子量（C10-35）的環(huán)烷烴(naphthene)可以是單環(huán)到六環(huán)。石油中環(huán)烷烴以單環(huán)和雙環(huán)為主，占石油中環(huán)烷烴(naphthene)的50-55%，三環(huán)約占20%，四環(huán)以上占25%左右。在石油中多環(huán)環(huán)烷烴的含量隨成熟度(maturity)增加而減少，故高成熟原油中1-2環(huán)的環(huán)烷烴顯著增多。

Innormaltemperatureandpressure，環(huán)丙烷（C3H6）和甲基環(huán)丙烷（C4H8）為氣態(tài)，除此之外所有其他單環(huán)環(huán)烷烴均為液態(tài)，兩環(huán)以上（＞C11）的環(huán)烷烴為固態(tài)。

（2）.

Unsaturatedhydrocarbon

石油中的不飽和烴主要是芳香烴(aromatics)和環(huán)烷-芳香烴(naphthene-aromatics)，平均占原油重量的20-45%。石油中已鑒定出的芳香烴(aromatics)

，根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同可以分為單環(huán)、多環(huán)和稠環(huán)三類。單環(huán)芳烴包括苯(benzene)、甲苯(toluene)、二甲苯(dimethylbenzene)等。多環(huán)芳烴有聯(lián)苯(diphenyl)、三苯甲烷(triphenymethane)等。稠環(huán)芳烴包括萘(naphthalene)（二環(huán)稠合），蒽(anthracene)和菲（三環(huán)稠合）以及苯並蒽和屈（四環(huán)稠合）。芳香烴(aromatics)在石油中以苯、萘、菲(benzene、naphthalene、phenanthrene)三種化合物含量最多，其主要分子也常常是以烷基(alkyl)的衍生物(ramification)出現(xiàn)。如前者通常出現(xiàn)的主要是甲苯(toluene)，而不是苯(benzene)。

環(huán)烷-芳香烴包含一個(gè)或幾個(gè)縮合芳環(huán)，並與飽和環(huán)及鏈烷基稠合在一起。石油中最豐富的環(huán)烷-芳香烴是兩環(huán)（一個(gè)芳環(huán)和一個(gè)飽和環(huán)）構(gòu)成的茚滿和萘滿以及它們的甲基衍生物。而最重要的是四環(huán)和五環(huán)的環(huán)烷-芳烴，其含量及分佈特徵常用於石油的成因研究和油源對(duì)比。因?yàn)樗鼈兇蠖嗯c甾族和萜族(terpene)化合物有關(guān)，而甾族和萜族化合物是典型是生物成因標(biāo)誌化合物(biomarkers)。2、Non-hydrocarbonCompound0fPetroleum

石油中的非烴化合物是指除C、H兩種主要元素外，還含有硫或氮或氧，亦或金屬原子（主要是釩和鎳）的一大類化合物。石油中這些元素的含量不多，但含這些元素的化合物卻不少，有時(shí)可達(dá)石油重量的30%。其中又主要是含硫、氮、氧的化合物。（1）Sulfurcompounds

硫是碳和氫之後的第三個(gè)重要元素，含硫的化合物也最為多見。目前石油中已鑒定出的含硫化合物將近100種，多呈硫醇、硫醚、硫化物（H2S）和噻吩（含硫的雜環(huán)化合物的形式存在，在重質(zhì)石油中含量較為豐富。（2）NitrogenCompounds

石油中含氮化合物較為少見，平均含量小於0.1%。目前從石油中分離出來的含氮化合物有30多種，主要是以含氮雜環(huán)化合物形式存在。其中以含釩和鎳的金屬卟啉化合物最為重要。

原油中的卟啉類型與沉積環(huán)境有密切關(guān)係，海相石油富含釩卟啉，而陸相石油富含鎳卟啉。葉綠素（A）與原油中的卟啉（B）、植烷（Ph）、姥鮫烷(Pr)結(jié)構(gòu)比較圖

（G.D.Hobsoh

etc.,1981）（3）OxygenCompounds

石油中含氧化合物已鑒定出50多種。包括有機(jī)酸、酚和酮類化合物。其中主要是與酸官能團(tuán)－COOH有關(guān)的有機(jī)酸，有C1-24的脂肪酸，C5-10的環(huán)烷酸，C10-15的類異戊二烯酸。石油中的有機(jī)酸和酚（酸性）統(tǒng)稱石油酸，其中以環(huán)烷酸最多，占石油酸的95%，主要是五員酸和六員酸。幾乎所有石油中都含有環(huán)烷酸，但含量變化較大，在0.03-1.9%之間。環(huán)烷酸易與鹼金屬作用生成環(huán)烷酸鹽，環(huán)烷酸鹽又特別易溶於水。因此地下水中環(huán)烷酸鹽的存在是找油的標(biāo)誌之一(Sotheexistenceofnaphtheneingroundwaterisoneofindicationfindingpetroleum)。（三）、DistillationofPetroleum

石油是數(shù)以百計(jì)的若干種烴類和非烴有機(jī)化合物的混合物，每種化合物都有自己的沸點(diǎn)和凝點(diǎn)。石油的餾分就是利用組成石油的化合物各自具有不同沸點(diǎn)的特性，通過對(duì)原油加熱蒸餾，將石油分割成不同沸點(diǎn)範(fàn)圍的若干部分，每一部分就是一個(gè)餾分。分割所用的溫度區(qū)間（餾程）不同，餾出物（餾分）有所差異（表）。Theapproximatedistillationrangeofpetroleumproducts

餾分輕餾分(低沸餾分)中餾分（中沸餾分）重餾分（高沸餾分）石油氣(醚)汽油煤油柴油重瓦斯油潤(rùn)滑油渣油溫度(℃)＜35（＜40）35-190（40-180）190-260（180-230）260-320（230-405）320-360360-530（405-515）＞530（＞515）

（四）、Thecomponentsofpetroleum

石油組分分析是過去在石油研究中曾廣泛使用的一種方法(Thecomponentsanalysisofpetroleumwasoneofabroadmethodsinresearchingpetroleuminthepast)。它是利用有機(jī)溶劑和吸附劑對(duì)組成石油的化合物具有選擇性溶解和吸附的性能，選用不同有機(jī)溶劑和吸附劑，將原油分成若干部分，每一部分就是一個(gè)組分。一般在作組分分析之前，先對(duì)原油進(jìn)行分餾，去掉低於210℃的輕餾分，切?。?10℃的餾分進(jìn)行組分分析。

凡能溶於氯仿(chloroform)和四氯化碳(carbontetrachloride)的組分稱為油質(zhì)(oiliness)，它們是石油中極性最弱的部分，其成分主要是飽和烴和一部分低分子芳烴。

溶於苯的組分稱為苯膠質(zhì)(benzenecolloid)，其成分主要是芳烴和一些具有芳環(huán)結(jié)構(gòu)的含雜元素的化合物（主要為含S、N、O的多環(huán)芳烴）。用酒精和苯的混合液（或其他極性更強(qiáng)的如甲醇、丙酮等）作溶劑，可以得到酒精-苯膠質(zhì)（或其他相應(yīng)組分），此類膠質(zhì)的成分主要是含雜元素的非烴化合物。用石油醚分離，溶於石油醚的部分是油質(zhì)和膠質(zhì)。剩下不溶於石油醚的組分（但可溶於苯、二硫化碳和三氯甲烷等中性有機(jī)溶劑，呈膠體溶液，可被矽膠吸附）為瀝青質(zhì)；後者是渣油的主要組分，其主要成分是結(jié)構(gòu)複雜的大分子非烴化合物。Theaverageconstitutesofelementincolloidandasphalt

重量百分比（%）H/C原子比CHS+N+O膠質(zhì)84.09.26.81.30瀝青質(zhì)85.08.17.31.14石油的分類常因目的（用途）不同而採用的參數(shù)各異。目前石油地質(zhì)學(xué)上較為流行的是蒂索和威爾特（1978）提出的分類。下麵對(duì)該分類作一簡(jiǎn)單介紹。

該分類主要是依據(jù)原油中各烴類的含量比例關(guān)係，以烷（石蠟）烴、環(huán)烷烴、芳烴+S、N、O化合物三個(gè)參數(shù)作為三個(gè)端元，採用三角圖解來劃分原油類型。注意該方案中所用參數(shù)是原油中沸點(diǎn)＞210℃餾分的分析數(shù)據(jù)。該方案是考慮到飽和烴含量對(duì)於石油性質(zhì)有重大影響，且飽和烴分佈上在50%處為兩個(gè)眾數(shù)的最小值，可以明顯地將芳香型原油與石蠟型-環(huán)烷型原油分開（圖）。二、Classificationofpetroleum

在＞210℃石油餾分中的濃度石油類型石油中硫的含量（近似值）每一類樣品的數(shù)目S＞50%AA＜50%P＞N且P＞40%石蠟型石油＜1%100P≤40%且N≤40%石蠟-環(huán)烷型石油217N＞P且N≥40%環(huán)烷型石油21S≤50%AA≥50%P＞10%芳香-中間型石油＞1%126P≤10%N≤25%芳香-瀝青型石油41TheclassificationtableofpetroleumS=飽和烴AA=芳香烴+膠質(zhì)+瀝青質(zhì)P=石蠟烴N=環(huán)烷烴

樣品總數(shù)=541

海陸相石油的特徵有著明顯的區(qū)別，主要有如下幾個(gè)方面：石油類型(typeofpetroleum)

含蠟量(waxcontent)

含硫量(sulfurcontent)

釩、鎳含量與比值(contentandratioVanadiumandNickel）

碳穩(wěn)定同位素的分佈(distributionofcarbonstableisotope)

三、Basicdistinguishofmarineandcontinentalpetroleum（一）、Thetypesofpetroleum

海相石油以芳香-中間型和石蠟-環(huán)烷型為主(Marinepetroleumgivesprioritytothetypesofaroma-middleandparaffin-naphthene)

，飽和烴占石油的25-70%，芳烴占總烴的25-60%。

陸相石油以石蠟型為主，部分為石蠟-環(huán)烷型(Continentalpetroleum

givesprioritytoparaffin

typeandactsparaffin-naphtheneinpart)，飽和烴占石油的60-90%，芳烴占總烴的10-20%。

（二）、Waxcontent

含蠟量高是陸相石油的基本特徵之一(Thehighwaxcontentisoneofbasiccharactersincontinentalpetroleum)。Intheworld，高蠟石油都產(chǎn)於陸相環(huán)境中

。Inourcountry，根據(jù)陸相石油的分析資料，含蠟量（waxcontent)普遍大於5%，一般為10-30%，個(gè)別可達(dá)40%以上，而海相石油含蠟量均小於5%，一般僅0.5-3%(Itislessthan5%inmarinepetroleum，commonlyonly0.5-3%)。

（三）、Sulfurcontent

海相石油一般為高硫石油，而陸相石油一般為低硫石油(Marinepetroleumiscommonhighsulfur，butcontinentaldoesincontrast)。含硫量主要與蒸發(fā)鹽或碳酸鹽母巖的沉積環(huán)境（主要是鹽度）有關(guān)。（四）、ContentandratiooftraceelementVanadiumandNickel

石油中釩、鎳的含量和比值也是海陸相石油的區(qū)別之一(ContentandratiooftraceelementVanadium、Nickel

areoneofdistinctionsformarineandcontinentalpetroleum)。海相石油中釩、鎳含量高，且V/Ni＞1；而陸相石油中釩、鎳含量較低，且V/Ni＜1。此外，釩、鎳主要存在於卟啉類化合物中，海相石油富含釩卟啉，而陸相石油富含鎳卟啉。（五）、TheDistributionofCarbonStableIsotopes

海陸相石油的碳穩(wěn)定同位素組成也有明顯差別。據(jù)廖永勝（1982）統(tǒng)計(jì)，第三系海相石油的δ13C值一般大於-27‰，而陸相石油的δ13C值一般小於-29‰。不同時(shí)代海、陸相石油的δ13C值可有一定幅度的變化，但兩者的差別仍是基本的。四、Physicalpropertiesofpetroleum熱值導(dǎo)電性光性螢光性蒸發(fā)與揮發(fā)凝固和液化溶解性粘度比重和密度顏色（一）、Colors

在透射光下石油的顏色可以呈淡黃、褐黃、深褐、淡紅、棕色、黑綠色及黑色等色。原油顏色的深淺主要取決於膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的含量。其含量愈高，則顏色愈深(Colorsofcrudeoilslieonthecontentsofcolloid、pitch。Themorecontentsare，thedeepercolorsare.)。（二）、Specificgravitiesanddensities

液態(tài)石油的比重，在我國(guó)和前蘇聯(lián)是指在101325Pa下，20℃（或15.5℃）石油與4℃純水單位體積的重量比。歐、美各國(guó)則是用101325Pa下，60℉（15.55℃）石油與4℃純水單位體積的重量比，通常稱之為API度。在國(guó)際石油貿(mào)易中常以API度為單位。

石油比重一般介於0.75-0.98之間。通常把比重大於0.9的稱為重質(zhì)石油，小於0.9的稱為輕質(zhì)石油。Intheworld，原油大多為輕質(zhì)石油；重質(zhì)石油居次要地位。比重最大的可達(dá)1.0以上，這種石油用一般方法難於開採。

密度是單位體積物質(zhì)的品質(zhì)（densityisqualitiesofsubstanceinavolume)。密度單位形式上與比重差別不大，一般用g/ml或g/cm3。密度與物質(zhì)本身的成分和體積變化相關(guān)。液體石油的體積，在常壓下隨溫度升高而增大。地下石油的密度不僅與溫度壓力有關(guān)，還與溶解氣量有關(guān)，且後者才是影響石油密度的本質(zhì)因素。溶解氣量增加則密度降低。地表和地下溫、壓條件不同，不僅影響石油體積，更主要的是由於溶解氣量的差異，導(dǎo)致石油物質(zhì)組成的差異，實(shí)質(zhì)上是改變了石油的品質(zhì)。地下石油含有較多的溶解氣，是地下石油密度較地表石油密度低的根本原因(fundamentcause)。Theexpansioncoefficientofdifferspecificgravitiespetroleum

比重API度平均膨脹係數(shù)（體積/單位體積1oF）0.67780.0080.67-0.7278-650.0070.72-0.7764-510.0060.78-0.8550-350.0050.85-0.9734-150.0040.97-1.07814-0（三）、Viscosities

粘度是反映流體流動(dòng)難易程度的一個(gè)物理參數(shù)。粘度值實(shí)質(zhì)上是反映流體流動(dòng)時(shí)分子之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)所引起內(nèi)摩擦力的大小。粘度大則流動(dòng)性差，反之則流動(dòng)性好。石油粘度是制定石油開發(fā)方案、油井動(dòng)態(tài)分析及石油儲(chǔ)運(yùn)都必須考慮的重要參數(shù)。粘度分為動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度和相對(duì)粘度。石油地質(zhì)學(xué)上通常所用的粘度多指動(dòng)力粘度。石油粘度大小主要取決於其化學(xué)組成，小分子的烷烴、環(huán)烷烴含量高，粘度就低；而石蠟、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高，粘度就高。

石油粘度隨溫度升高、溶解氣量增加而降低。因此，地下石油的粘度常低於地表。在地下1,500-1,700m處，石油的粘度通常僅為地表的一半。

（四）、Dissolutions

石油能溶於多種有機(jī)溶劑。如氯仿、四氯化碳、苯、醚等。石油是多種有機(jī)化合物的混合物，實(shí)際上各種化合物都可以看作是有機(jī)溶劑，換言之，各成分之間具有互溶性。其中輕質(zhì)組分對(duì)重質(zhì)組分的溶解作用可能更明顯些，也更容易理解。有可能這種溶解作用正是重質(zhì)組分得以實(shí)現(xiàn)運(yùn)移的有效途徑。

石油在水中的溶解度一般很低，通常隨分子量的增加很快變小，但隨不同烴類化學(xué)性質(zhì)的差異而有很大的差別。其中芳烴的溶解度最大，可達(dá)數(shù)百到上千PPm；環(huán)烷烴次之，一般為14-150PPm；烷烴最低，僅幾個(gè)到幾十個(gè)PPm。在碳數(shù)相同時(shí)，一般芳香烴的溶解度大於鏈烷。如巳烷、環(huán)巳烷和苯分別為9.5、60和1,750mg/l，差別是非常明顯的。苯和甲苯是溶解度最大的液態(tài)烴。

當(dāng)壓力不變時(shí)，烴在水中的溶解度隨溫度升高而變大。芳香烴更明顯。但隨含鹽度和壓力的增大而變?。∕cAULIFFE，1979）。當(dāng)水中飽和CO2和烴氣時(shí)，石油的溶解度將明顯增加。（五）、Solidificationsandliquescence

石油的凝固和液化溫度沒有固定的數(shù)值。在凝固和液化之間可以出現(xiàn)中間狀態(tài)。富含瀝青的石油在溫度降低時(shí)無明顯凝固現(xiàn)象。石油的凝固點(diǎn)與粘度和重質(zhì)石蠟的含量有關(guān)，尤其與後者關(guān)係密切。富石蠟的石油在溫度下降到結(jié)蠟點(diǎn)時(shí)，即伴隨石蠟晶出而出現(xiàn)凝固現(xiàn)象；高粘度原油一般富含石蠟，10℃左右便會(huì)變成粘糊狀或固體狀；石油凝固點(diǎn)的高低與含蠟量及烷烴碳原子數(shù)具有正相關(guān)性。凝固點(diǎn)高的原油容易使井底及油管結(jié)蠟，給採油增加困難。輕質(zhì)石油凝固點(diǎn)很低，所以一般低凝固點(diǎn)的石油為優(yōu)質(zhì)石油。（六）、Evaporationsandvolatilizations

蒸發(fā)和揮發(fā)都是指在常溫常壓下液體表面汽化的現(xiàn)象。二者可視為同義詞。蒸發(fā)側(cè)重於汽化現(xiàn)象本身，而揮發(fā)則是側(cè)重於表述這種現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)過程和結(jié)果。石油蒸發(fā)時(shí)輕組分優(yōu)先逸出；而通常石油的揮發(fā)性即指其輕組分以氣體形式離開石油散發(fā)掉的現(xiàn)象和事實(shí)；其結(jié)果同是使石油的比重增大。

（七）、Fluorescences

石油在紫外光照射下可產(chǎn)生發(fā)螢光的特性稱為螢光性。石油中只有不飽和烴及其衍生物具有螢光性。這是因?yàn)樗鼈兡芪兆贤夤庵胁ㄩL(zhǎng)較短、能量較高的光子，隨後放出波長(zhǎng)較長(zhǎng)而能量較低的光子，產(chǎn)生螢光。飽和烴不發(fā)螢光。螢光性可能與存在雙鍵有關(guān)。螢光色隨不飽和烴及含雙鍵的非烴濃度和分子量增加而加深。芳烴呈天藍(lán)色，膠質(zhì)為黃色，瀝青質(zhì)為褐色。利用石油具有螢光性，可以用紫外燈鑒定巖石中微量石油和瀝青類物質(zhì)的存在。在有機(jī)溶劑中只要含有10-5瀝青類物質(zhì)即可被發(fā)現(xiàn)。（八）、Rotarypolarization

大多數(shù)石油都具有光性，即石油能使偏振光的振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)一定角度的性能。石油的旋光角一般是幾分之一度到幾度之間。絕大多數(shù)石油的旋光角是使偏振面向右旋移而成，僅有少數(shù)為左旋。石油的光性主要與組成石油的化合物結(jié)構(gòu)上存在不對(duì)稱碳原子（又稱手征碳原子或手征中心）有關(guān)。而通常存在手征碳原子的甾、萜類化合物是典型的生物成因標(biāo)誌化合物。因此光性可以作為石油有機(jī)成因的重要證據(jù)之一（Rotarypolarization

actsoneofimportanceevidencesasorganiccauseofpetroleum)。（九）、Conductions

石油及其產(chǎn)品具有極高的電阻率(Petroleumanditsproductsarehighthankiteconductions)，石油的電阻率為109-1016Ω·m，與高礦化度的油田水（電阻率為0.02-0.1Ω·m）和沉積巖（1-104Ω·m）相比，可視為無限大。石油及其產(chǎn)品都是非導(dǎo)體(Sopetroleumanditsproductsareallnon-conductors)。（十）、Thermalvalues

石油作為重要的能源，其主要經(jīng)濟(jì)價(jià)值就在於它的熱能(Asimportantenergysources，themaineconomicvaluesrestwiththermalvaluesofpetroleum)。石油的熱值因石油的品質(zhì)差別而有所差異，比重在0.7-0.8kg/l的原油為44.5-47MJ/kg；比重為0.8-0.9kg/l的原油為43-44.5MJ/kg；比重為0.9-0.95kg/l的原油為42-43MJ/kg。與煤比較（煤的熱值為22-32MJ/kg），大約1.5噸煤的熱值才相當(dāng)於1噸石油。Section2NaturalGases

天然氣是一種高效、高能、低污染的特殊能源，從廣義上理解，是指自然界天然存在的一切氣體（Naturalgasesisoneofspecialenergysourceshavinghigheffect、highpower、lowcontamination;inbroadsense,itincludeswholenessgasesexistinginthenature)。

根據(jù)其存在的環(huán)境，索柯洛夫（В.А.СΟКΟЛΟВ，1971）將天然氣分為八類(表)。Theclassificationofnaturalgases氣體類型（按存在環(huán)境分類）基本化學(xué)成分Ⅰ、大氣N2，O2Ⅱ表層沉積物中氣a.土壤及底土氣CO2，N2，O2b.沼澤及泥炭中氣CH4，CO2，N2c.海底沉積中的氣CO2，CH4，N2d.氣水合物CH4（C2H6，C3H8）·nH2OⅢ沉積巖的氣a.油田氣CH4，C2+，N2，CO2b.氣田氣CH4，N2，CO2c.煤油氣CH4d.分散吸附氣CO2，CH4e.地層水中的溶解氣（水溶氣）CO2，CH4

Ⅳ、海洋中溶解氣CO2，N2Ⅴ、變質(zhì)巖中氣CO2，N2，H2Ⅵ、巖漿巖中氣CO2，H2Ⅶ地幔排出氣a.熔巖噴出氣CO2，H2，SO2，HCl，HFb.大洋中脊噴出氣CO2，H2，H2S，SO4，CH4c.深斷裂氣CH4，H2d.溫泉?dú)釩O2，CH4Ⅷ、宇宙氣H2，H，He實(shí)際上(Inpractice)，目前研究較為充分的是以沉積巖為主體的地殼上部巖石圈中的天然氣，特別是以烴類為主的氣藏和油氣藏中的天然氣（偶然發(fā)現(xiàn)的非烴氣藏僅作為附帶）。因此，在石油及天然氣地質(zhì)學(xué)中研究的主要對(duì)象是地殼上部巖石圈中(inlithosphereofthetopearth’scrust)以烴類為主的天然氣。一、TypeofnaturalGases天然氣的類型存在的相態(tài)分佈特點(diǎn)與石油產(chǎn)出的關(guān)係游離氣溶解氣吸附氣固體水溶氣聚集型分散型伴生氣非伴生氣游離氣氣藏氣氣頂氣凝析氣油溶氣水溶氣煤層氣緻密地層氣

氣水合物

Hydrocarbonsaremaincomponentsofnaturalgasesinnaturalgas(petroleum)pools)。通常以甲烷佔(zhàn)優(yōu)勢(shì)，並有數(shù)量不等的重?zé)N氣（C2+）。在某些石油伴生氣（氣頂氣和油溶氣）中，重?zé)N氣含量可以超過甲烷。非烴氣在絕大多數(shù)氣藏氣中為次要成分，常見的非烴氣有N2、CO2、H2S、CO、SO2、H2、Hg等，以及痕量到微量的惰性氣體如氦（He）、氖（Ne）、氬（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）、氡（Rn）等。在某些氣藏中非烴氣體也可以成為主要成分，如N2氣藏、CO2氣藏、H2S氣藏等。二、Chemicalcomponentofnaturalgases據(jù)雅庫琴尼（В.П.ЯКУЧеНИ，1976）對(duì)世界上不同時(shí)代，不同構(gòu)造單元的2,000個(gè)氣藏、15,000個(gè)分析數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，世界上絕大多數(shù)氣藏的成分是以烴氣為主(Intheworld，hydrocarbonsaremaincomponentsofnaturalgasesinbulknaturalgaspools)。烴含量高於80%的氣藏?cái)?shù)占總數(shù)的85%以上，90%以上的天然氣儲(chǔ)量集中於烴含量在90%以上的氣藏中。氮?dú)鉃橹鞯臍獠卣細(xì)獠乜倲?shù)的百分之幾，含量在90%以上的不到1%。以CO2和H2S為主的氣藏也不足氣藏總數(shù)的1%。世界上若干有代表性的地區(qū)和油氣田中的天然氣成分如表所示。Thesimplecomponenttableofnaturalgasesinsomepetroleumandgasfieldsallovertheworld

地區(qū)及油氣田名稱時(shí)代成分CH4C2+CO2H2SN2其他前蘇聯(lián)西西北利亞氣田K97.8-99.91痕量到0.8550.1-0.680-0.0040.45-1.690-.07阿塞拜疆凝析氣田N91.3-97.931.58-8.660-0.5奧倫堡凝析氣田P1—C381.55-91.0-3.21.3-4.52.4-7.4羅馬什金油田D40.049.90.109.0美國(guó)胡果頓氣田P74.311.40014.0潘漢得油氣田Ar+P91.36.380.101.0中

國(guó)聖燈山氣田P194.570.990.2402.430.02大慶油田K183.8213.00.110.58老君廟油田N64.935.00.1荷蘭格羅寧根氣田P181.33.50.3014.0北海英國(guó)赫威特氣田本塔爾砂巖(T）83.198.390.080.028.4赫威特砂巖（T）92.135.490.0202.32.366法國(guó)拉克氣田J3—K168.665.579.9215.520.33(一）、Thehydrocarbonconstituentsofnaturalgases

天然氣的烴類組成一般以甲烷為主，重?zé)N氣次之(methaneinfirstplace，weighthydrocarboninsecondplace)。重?zé)N氣以C2H6和C3H8最為常見；>C4者較少見。Inmostsituation，含量隨碳數(shù)增加而減少；但在有的氣藏中也可見C3H8和C4H10異常高的現(xiàn)象。重?zé)N氣中C4-C7除正構(gòu)烷烴外，有時(shí)還有少到微量環(huán)烷烴和芳烴。一般常根據(jù)重?zé)N氣的含量將天然氣劃分為濕氣和幹氣(wetgasesanddrygases)。但不同學(xué)者所用的參數(shù)、量值及具體的劃分方案不盡相同。在天然氣地質(zhì)學(xué)上常用重?zé)N氣含量5%作為劃分幹氣和濕氣的界限，C2+≥5%稱為濕氣，C2+＜5%稱為幹氣。典型的濕氣和幹氣以及歐、非、美洲若干有商業(yè)價(jià)值的天然氣烴類組成如表所示。

天然氣組成%（體積）資料來源CH4C2H6C3H8C4H9>C5H12非烴典型濕氣84.66.45.32.61.1

Heron(964)幹氣96.02.00.60.31.1利曼（英，北海）94.83.00.60.20.20.2Tiratsoo(1979)非洲利比亞71.416.07.93.41.3/阿爾及利亞86.59.42.61.10.10.3尼日利亞88.16.32.10,31.12.1聖弗朗西斯科（美，加州）88.597.011.930.280.032.06洛杉磯（美，加州）86.58.01.90.30.23.1華盛頓特區(qū)95.152.840.630.240.11.04Thehydrocarbonconstituentsoftypedrygas、wetgasandnaturalgasesinsomeareaofEurope、Africa、America

天然氣的烴類組成變化很大（Thehydrocarbonconstitutionsofnaturalgaseschangelargely)，如我國(guó)柴達(dá)木盆地聶中的氣藏氣，甲烷含量為99.5%，重?zé)N（C2H6）含量?jī)H0.035%，C1/C2+為2843，H/C原子比為3.999；而俄羅斯格羅茲尼的石油伴生氣，甲烷含量?jī)H30.8%，重?zé)N（C2H6-C5H12）含量卻高達(dá)69.2%，且其中C3H8-C5H12各占20%左右，相應(yīng)地，C1/C2+為0.445，H/C原子比為3.02。這兩個(gè)例子可作為天然氣烴類組成兩個(gè)極端的代表，其差別是顯而易見的。

影響天然氣烴類組成的因素很多，成氣原始有機(jī)質(zhì)類型(thetypeoforganicsourcematerialforgasoccurs)、成氣演化階段(theevolvementphaseofgasoccurs)、產(chǎn)狀類型(themodeofoccurrence)、保存條件(thepreservecondition)以及次生變化(thesecondarychange)等都能影響其烴類組成。但從統(tǒng)計(jì)的角度來看，純氣藏的重?zé)N氣含量一般較低，多數(shù)不超過10%，石油伴生氣的重?zé)N氣含量相對(duì)較高，凝析氣居中。前蘇聯(lián)學(xué)者А.М.Мa(chǎn)МИДОВ（1967）曾對(duì)巴庫及鄰近地區(qū)大量天然氣烴類組成作過統(tǒng)計(jì)：石油伴生氣C2+平均含量為10.2%，凝析氣為5.47%，氣田氣為2.25%。（二）、Thenon-hydrocarbonconstituentsofnaturalgases

在以烴類為主的天然氣聚集中，一般將非烴氣體成分視為雜質(zhì)(impurity)。但有的非烴氣體含量達(dá)到一定的品位也具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，應(yīng)予以足夠的重視；同時(shí)，研究非烴氣體，對(duì)了解天然氣的形成、運(yùn)移等也有重要意義。因此我們有必要對(duì)天然氣中的非烴氣體有所認(rèn)識(shí)。天然氣（主要是氣藏氣）中常見的非烴氣有N2、CO2、H2S、CO、SO2、H2、Hg蒸氣及惰性氣體，有時(shí)還有少量含硫、氮、氧的有機(jī)化合物。非烴氣的含量一般小於10%，但亦有少量氣藏非烴氣體含量可超過10%，極少數(shù)是以非烴氣體為主的氣藏，如N2氣藏，CO2氣藏，H2S氣藏。

1.Carbondioxide（CO2）

CO2是一種無色、無臭、略帶酸味、有一定毒性的氣體。大多數(shù)氣藏幾乎總含有CO2

，我們總希望CO2含量越低越好。但CO2可以為主形成氣藏。聚集起來的CO2也有其經(jīng)濟(jì)意義。世界上已發(fā)現(xiàn)的CO2氣藏，大部分在地史上或近代為火山活動(dòng)地帶。在美國(guó)、俄羅斯、保加利亞、匈牙利、羅馬尼亞、巴基斯坦等國(guó)，都有CO2含量很高的天然氣藏。我國(guó)松遼盆地、華北盆地、蘇北盆地、三水盆地都碰到有以CO2為主的氣井，其中以三水盆地沙頭圩氣藏（水深9井）CO2含量最高，達(dá)99.55%。此外，在雲(yún)南滕沖、祿豐縣青豆沖和利烏場(chǎng)以及楚雄盆地還發(fā)現(xiàn)多處CO2氣苗，CO2含量在76-98%之間。

2.Nitrogen（N2）

N2是一種無色、無臭、無味、不活潑的氣體，是地球大氣圈的主要成分，占大氣圈的75.51%（重量）。N2在地殼中只有0.002%，在以烴氣為主的天然氣中N2含量一般在少量到20%。

在地下也存在以N2為主的氣藏。在美國(guó)、加拿大、俄羅斯都有這樣的氣藏，其中以加拿大西加拿大盆地巴伊爾德克特-希爾斯氣田N2含量最高，達(dá)96.6%。我國(guó)主要見於鄂爾多斯盆地、汾渭盆地以及鄂西、江漢等地區(qū)，其中以鄂爾多斯盆地保1井N2含量最高，達(dá)95.6%。雲(yún)南也發(fā)現(xiàn)有N2氣苗，其中滕沖縣大塞子水池和羅漢沖劉家寨氣苗，N2含量分別為98.906%和99.35%。3、Sulfuretedhydrogen（H2S）

H2S是一種具有腐蛋臭味的有毒可燃?xì)怏w。常與烴類氣體伴生，是一種在開採烴類氣體中有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的副產(chǎn)品。一般油、氣藏中含量很低。國(guó)外H2S含量較高的有如法國(guó)的拉克氣田H2S含量為17%；西加拿大盆地的某些氣田（克羅斯非爾德氣田、瓦捷爾頓氣田、哈爾馬坦氣田），H2S含量高達(dá)20-53%；還有土庫曼、烏茲別克、墨西哥、伊朗等國(guó)的某些氣田中，也發(fā)現(xiàn)有H2S含量較高的天然氣。國(guó)內(nèi)外研究均較為一致地認(rèn)為，含H2S高的氣藏多出現(xiàn)在碳酸鹽巖儲(chǔ)層中，且多與硫酸鹽-碳酸鹽巖組合的地層有關(guān)。我國(guó)H2S含量大於1%的天然氣全產(chǎn)在碳酸鹽巖儲(chǔ)層中，如臥龍河氣田、中壩氣田等。

4、Hydrogen（H2）

H2是一種具有很高熱值（23,000-33,900千卡/kg），也是所有已知?dú)怏w中最輕的（8.5g/m3）氣體。在地下天然氣中H2含量很少超過3%。自然界純H2氣藏罕見，高濃度的H2氣藏主要見於俄羅斯，如俄羅斯地臺(tái)西部耶爾斯克和克列斯捷茨井，產(chǎn)出氣體全由氫氣組成；還有勒拿河中游一口鑽至寒武紀(jì)灰?guī)r的井中，溶解氣含98%的H2；其他還有一些地點(diǎn)含H2量在15%-87.4%之間。5、Carbonmonoxide（CO）CO是一種無色、無臭的可燃?xì)怏w（熱值不超過2418千卡/kg）。CO一般與高溫析出氣伴生，含CO的氣藏多與火山或泥火山爆發(fā)噴出的氣體加入有關(guān)。在自然界未遇到過單獨(dú)或?yàn)橹鞔嬖诘腃O氣藏。6、Sulfurdioxide（SO2）

SO2也存在於與火山活動(dòng)有關(guān)的氣體中。若天然氣中含SO2，也當(dāng)與火山活動(dòng)有關(guān)。如埃特納火山（為一硫質(zhì)噴氣孔），在1956年析出氣體中含SO2高達(dá)94.1%（還有5.9%為N2）。

7、Hydrargyrumsmoke汞蒸氣（Hg）

汞是常溫下唯一的液態(tài)金屬，俗稱"水銀"。內(nèi)聚力很強(qiáng)，比重大（20℃時(shí)為13.546g/cm3）。由於其特有的高揮發(fā)性，因而有很高的蒸氣壓，在自然界絕大部分（高達(dá)99.98%）呈分散狀態(tài)，僅有0.02%聚集成為礦藏；加之腐殖質(zhì)對(duì)汞有很強(qiáng)的吸聚力，所以天然氣中普遍含有汞蒸氣。我國(guó)天然氣中含汞量在0.004-39.2μg/m3，平均為0.47μg/m3。高含汞的天然氣主要為煤成氣。

8、Inertgases

惰性氣體在空氣（大氣）中含量很低，在地下沒有形成游離氣聚集。它們通常以摻和物形式存在於氣藏中，其含量很少超過1%。氦氣例外，某些氣藏He含量可高達(dá)百分之幾。

天然氣是多種烴類和非烴的氣態(tài)混合物。在常溫常壓下以氣態(tài)存在的烴類有甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、異丁烷及新戊烷；非烴類有氫、氮、二氧化碳、硫化氫和惰性氣體（Naturalgasesaremanifoldgaseitymixturesofhydrocarbonsandnon-hydrocarbons。Innormaltemperatureandpressure,gaseityhydrocarbonshavemethane、hexane、propane、butane、isobutaneandneopentane;non-hydrocarbonshaveH2、N2、CO2、H2Sandinertgases.)。在地下高溫高壓下，C5-C7烷烴和部分環(huán)烷烴、芳烴及有機(jī)硫化物也可以呈氣態(tài)存在。三、Physicalpropertiesofnaturalgases(一)、Specificgravitiesanddensitiesofnaturalgases

天然氣的密度定義為單位體積氣體的品質(zhì)。在標(biāo)準(zhǔn)狀況（101325Pa，15.55℃）下，天然氣中主要烴類成分的密度為0.6773kg/m3（甲烷）-3.0454kg/m3（戊烷）。天然氣混合物的密度一般為0.7-0.75kg/m3，其中石油伴生氣特別是油溶氣的密度最高可達(dá)1.5kg/m3甚至更大些。天然氣的密度隨重?zé)N含量尤其是高碳數(shù)的重?zé)N氣含量增加而增大，亦隨CO2和H2S的含量增加而增大。天然氣的相對(duì)密度（relativedensities)是指在相同溫度、壓力條件下天然氣密度與空氣密度的比值，或者說在相同溫度、壓力下同體積天然氣與空氣品質(zhì)之比。天然氣烴類主要成分的相對(duì)密度為0.5539（甲烷）-2.4911（戊烷），天然氣混合物一般在0.56-1.0之間，亦隨重?zé)N及CO2和H2S的含量增加而增大。

Instandardcondition，天然氣的比重與密度、相對(duì)比重與相對(duì)密度在數(shù)值上完全相同。天然氣中常見組分的密度和相對(duì)密度值如下表所示?；衔锓肿邮椒肿恿棵芏认鄬?duì)密度甲烷CH416.0430.67730.5539乙烷C2H630.0701.26931.0382丙烷C3H844.0971.86141.5225丁烷C4H1058.1242.45352.0068異丁烷C4H1058.1242.45352.0068戊烷C5H1272.1513.04542.4911異戊烷C5H1272.1513.04542.4911新戊烷C5H1272.1513.04542.4911巳烷C6H1486.1783.63742.9753庚烷C7H16100.2054.22993.4596環(huán)戊烷C5H1070.1352.96042.4215環(huán)巳烷C6H1284.1623.55262.9057苯C6H678.1143.29742.6969甲苯C7H892.1413.88913.1812二氧化碳CO244.0101.85771.5195硫化氫H2S34.0761.43801.7165氮N228.0131.1822

1.9672Densitiesandrelativedensitiesofordinarycomponentsinnaturalgases（101325Pa，15.55℃）

天然氣在地下的密度隨溫度的增加而減小，隨壓力的增加而加大（Thedensitiesofnaturalgasesdecreasewithenhancingoftemperatureandincreasewithaddingofpressure)。但鑒於天然氣的壓縮性極強(qiáng)，在氣藏中，天然氣的體積可縮小到地表體積的1/200-1/300，壓力效應(yīng)遠(yuǎn)大於溫度效應(yīng)，因此地下天然氣的密度遠(yuǎn)大於地表溫壓下的密度，一般可達(dá)150-250kg/m3；凝析氣的密度最大可達(dá)225-450kg/m3。（二）、Criticaltemperatureandcriticalpressure

在自然（地面或地下）條件下(Innaturalcondition(groundorunderground))，氣體是否以氣態(tài)存在取決於溫度和壓力。這就涉及到臨界溫度和臨界壓力(criticaltemperatureandcriticalpressure)的概念。純物質(zhì)的臨界溫度系指氣相物質(zhì)能（通過加壓）維持液相的最高溫度。高於臨界溫度時(shí)，無論加多大壓力，都不能使氣態(tài)物質(zhì)變?yōu)橐簯B(tài)。在臨界溫度時(shí)，氣態(tài)物質(zhì)液化所需要的最低壓力稱為臨界壓力。高於臨界壓力時(shí)，無論多少溫度，氣、液兩相不可能共存。天然氣常見組分的臨界溫度和臨界壓力如表所示。

化合物沸點(diǎn)（℃）(101325Pa）凝固點(diǎn)（℃）(101325Pa）蒸氣壓力(101325Pa，℃）臨界溫度（℃）臨界壓力(101325pa)甲烷-161.49-182.48(340.228)-82.5745.44乙烷-86.60-183.23(54.436)32.27

48.16丙烷-42.04-187.6912.92996.6741.94丁烷-0.50-138.363.511152.0337.47異丁烷-11.72-159.614.913134.9436.00戊烷36.07-129.731.059196.5033.25異戊烷27.88-159.911.390187.2833.37新戊烷9.50-16.572.433160.6331.57巳烷68.73-95.320.337234.2829.73庚烷98.43-90.580.110267.1127.00環(huán)戊烷49.25-93.840.675238.6044.49環(huán)巳烷80.726.540.222286.3940.22苯80.095.530.219289.0148.34甲苯110.63-94.970.0702318.6440.55二氧化碳-78.50--31.0672.88硫化氫-60.33-82.8926.810100.3988.87氮-195.78-210.00--146.8933.55Criticaltemperatureandcriticalpressureofordinarycomponentsofnaturalgases對(duì)於各烴類組分來說，甲烷的臨界溫度為-82.57℃，乙烷為32.37℃。因此它們?cè)诘叵鲁莒妒秃退蛐纬蓺馑衔镏猓詺庀啻嬖?。丙烷臨界溫度為96.67℃，在低於該溫度時(shí)，在適當(dāng)?shù)膲毫ο录纯梢夯Ｒ虼吮榧疤紨?shù)更高的烷烴，在地下大多以液相存在，僅有少量與甲烷、乙烷呈氣態(tài)或溶於石油或溶於水（數(shù)量更少）存在。烴類混合物的相圖以甲烷-乙烷雙組分混合物的相圖為例加以說明。

Thephasechartofmethane-hexanemixtures甲烷-乙烷混合物的相圖曲線1，10分別代表甲烷和乙烷為100%的氣體，曲線2，3，4，5，6，7，8，9則分別代表具不同混合比例的甲烷-乙烷的混合物?？梢娀旌衔锏呐R界壓力大大高於參與混合各組分的臨界壓力。Thephasechartofmorecomponentsofhydrocarbons

Intheformationofunderground，當(dāng)氣層溫度處於K與K1之間，如圖中溫度在82.5℃時(shí)，低壓下物系以氣態(tài)為主，氣-液兩相平衡，隨壓力上升液相逐漸增多，符合正常凝結(jié)的概念（增壓凝結(jié)）；當(dāng)壓力增加達(dá)到B2後，壓力繼續(xù)增加液相（油相）反而減少，待達(dá)B1點(diǎn)則完全氣化（更確切地說是氣液兩相界限完全消失，成為非氣非油的凝析油氣流體）。這與正常蒸發(fā)概念完全相反（增壓蒸發(fā)），稱之為逆蒸發(fā)現(xiàn)象(retrogradeevaporation)。反之，從B1到B2點(diǎn)的過程，與正常凝結(jié)現(xiàn)象呈反向（減壓凝結(jié)），稱之為逆凝結(jié)(retrogradeevaporation)。凝析（油）氣藏的形成就是逆蒸發(fā)之相態(tài)轉(zhuǎn)變所致。而氣藏開採時(shí)凝析物（油）由逆凝結(jié)而析出。從上面的敘述可以得出如下概念：等溫壓縮過程的蒸發(fā)現(xiàn)象叫做逆蒸發(fā)(retrogradeevaporation)

，也可稱之為反溶解。在一定條件下輕液態(tài)烴表現(xiàn)出在烴氣介質(zhì)中被蒸發(fā)（溶解）的特性，從而在自然界形成一種含溶解狀態(tài)液體的氣體，這種氣體叫做凝析氣(condensategas)，這種氣體的地下聚集就是凝析氣藏(condensategasdeposits)。氣體混合物等溫膨脹時(shí)形成凝析液的現(xiàn)象叫做逆凝結(jié)(retrogradeevaporation)

。（三）、Solubilityofnaturalgases

天然氣能不同程度溶於水和石油兩類溶劑中。

1、Solubilityofnaturalgasesinwater

天然氣和水是屬於不易互溶的氣-液系統(tǒng)。天然氣在水中的溶解度常用享利公式來表述：

Rg=C·P式中Rg--溶解度，表示單位體積水中溶解的氣體體積數(shù)（m3/m3）；Ｃ--溶解係數(shù)或享利係數(shù)（m3/m3.atm）Ｐ--氣體壓力（對(duì)混合氣體計(jì)算各組分的溶解度時(shí)，為各組分的分壓，atm）。

享利公式表明，solubilityandsolutioncoefficient和氣體壓力的乘積成正比。不同成分的氣體其溶解係數(shù)有相當(dāng)大的差別，在常溫常壓下天然氣常見組分在水中的溶解係數(shù)如表所示。Thesolutioncoefficientofordinarycomponentsofnaturalgasesinwater（20℃，1atm）天然氣組分甲烷乙烷丙烷丁烷異丁烷二氧化碳硫化氫氮?dú)馊芙鈧S數(shù)0.0330.0470.0370.0360.0250.872.580.016

天然氣在水中的溶解係數(shù)不僅取決於氣體組分與水的互溶能力（這是本質(zhì)的），還與溫度和含鹽度有關(guān)。壓力是直接影響溶解度更為重要的因素，溶解度隨壓力增加而增大，在低壓（<10MPa）時(shí)，溶解度隨壓力呈線性增加，而壓力較高時(shí)，溶解度增加呈一條上升的曲線。此外，烴氣在水中的溶解度還與水中CO2含量有關(guān)，當(dāng)?shù)貙铀籆O2飽和時(shí)，烴氣溶解度會(huì)明顯增大。

氣體水含鹽度（mol）溫度(℃）壓力（atm）溶解係數(shù)甲烷蒸餾水-410.0469蒸餾水-1510.0369蒸餾水-17250.0319氯化鈉溶液0.519250.0249氯化鈉溶液3.018250.0109天然氣(烏克蘭)淡水-20250.0341天然水4.2222250.0089Thesolubilityofmethaneandnaturalgasesindifferencetemperaturesalinityandpressinwater2、Solubilityofnaturalgasesinpetroleum

天然氣與石油具有互溶性，因此天然氣在石油中的溶解度比在水中大得多。比如甲烷，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下石油中的溶解係數(shù)為0.3，比其在水中的溶解係數(shù)大9倍（甲烷在水中的溶解係數(shù)為0.033）。

影響天然氣在石油中溶解度的因素很多，考慮在地層條件下，其中最重要的是formationpressure、componentofnaturalgasesandthecontentoflightcomponentincrudeoil.

首要因素是壓力，天然氣的溶解度隨壓力升高增大.在高壓下，石油可溶解數(shù)倍於自身的天然氣體積?！裉烊粴獾慕M分上，重?zé)N氣特別是碳數(shù)較高的重?zé)N氣含量愈高，溶解度愈大?！裨徒M分方面，在相同溫度、壓力條件下，天然氣在低碳數(shù)烴類含量高的輕質(zhì)原油中比重質(zhì)原油中的溶解度要高得多?！駵囟葘?duì)天然氣溶解度的影響是隨油層溫度的升高溶解度降低，但其影響效應(yīng)遠(yuǎn)低於壓力的效應(yīng)。

無論是溶於地層水還是原油中的天然氣，在條件發(fā)生改變時(shí)，其中的溶解氣都有可能脫離地層水或原油成為游離氣，並在適當(dāng)?shù)臈l件下聚集成為氣藏。特別是在油（氣）藏中，當(dāng)壓力降低時(shí)，天然氣會(huì)自石油中析出，且各組分的析出與其溶解度相對(duì)應(yīng)，甲烷最先開始析出，然後是乙烷、丙烷、丁烷等同系物依次析出。（四）、Visciditiesofnaturalgases

前已述及，粘度是指流體分子間相對(duì)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力的大小。天然氣的粘度就是天然氣分子間內(nèi)部摩擦力的一種量度。

天然氣粘度是研究天然氣運(yùn)移、開發(fā)和集輸?shù)囊粋€(gè)重要參數(shù)。天然氣的粘度很小，在地表常溫常壓下，只有n×10-2-10-3MPa.s。遠(yuǎn)比水（1MPa.s）和油（1-n×10MPa.s）粘度為低。天然氣粘度與氣體組成、溫度、壓力等因素有關(guān)。在接近大氣壓的低壓條件下，壓力對(duì)粘度的影響很?。珊雎裕?，粘度隨溫度增加而變大，隨分子量增大而減??；而在較高壓力下，天然氣的粘度隨壓力增加而增大，隨溫度升高而減小，隨分子量增加而增大。此外，天然氣粘度還隨非烴氣體增加而增加。（五）、Absorbedandabsorptionfunctionsofnaturalgases

氣體與固體表面接觸所發(fā)生的關(guān)係，可以有吸收作用，也可以只有吸附作用，亦或兼而有之。吸附作用與吸收作用是有區(qū)別的，氣體與固體表面接觸並滲入固體物質(zhì)內(nèi)部（直至飽和）的現(xiàn)象叫做吸收作用(absorbedfunction)；而氣體被固體吸收的初步過程是氣體分子被固體表面分子所吸引，這一現(xiàn)象叫做吸附作用(absorptionfunction)

。由於常常不能確定是吸附作用還是吸收作用，故把氣體（或液體）在固體表面發(fā)生的作用籠統(tǒng)稱之為吸著作用。（六）、Diffusionsofnaturalgases

氣體擴(kuò)散是自然界常見的一種物理化學(xué)現(xiàn)象。按引起擴(kuò)散的主導(dǎo)因素可分為濃度擴(kuò)散和溫度擴(kuò)散。按擴(kuò)散介質(zhì)可分為氣體在氣體中擴(kuò)散（自由擴(kuò)散）、氣體在液體中擴(kuò)散和氣體在固體