第二次課 第一章油氣水性質.ppt

1、,背斜圈閉,第一章 石油、天然氣、油田水 的化學組成和物理性質,第一章 石油、天然氣、油田水 的化學組成和物理性質 一、石油（oil） （一）概念 1、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， 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。,儲層,2、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)。,盆參2井, 4440.31m,J1s,粗中砂巖,粒間孔發(fā)育,:15.82%（50）,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 巖石孔隙、裂縫中的可燃有

2、機礦產(chǎn)。,（二）石油的組成 1、元素組成 ：C、H、 S 、O、N （1）C：84%-87%；H：11%-14%，兩元素在石油中一般占9799%；其它元素含量14。,（2）硫、氮、氧 （3）幾十種微量元素 ：鐵（Fe）、鈣（Ca）、鎂（Mg）,地球中元素組成，92%: FeOSiMg,地殼中元素組成，98%: OSiAlFeCa NaKMgTiH,（二）石油的組成 2、石油的餾分 石油的化合物具有不同沸點的特性，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。,石油的餾分組成（石油煉制，據(jù)潘鐘祥等，1986）,3、石油化學組分 利用石油中化合物的不同組份對有機溶劑和吸

3、附劑具有選擇性溶解和吸附的特性，將石油分離成若干部分，每一部分就是一個組份。,常用的有機溶劑： (1)石油醚(petroleun ether :戊烷、己烷 )， (2)苯、灑精苯， (3)氯仿（ Chloroform/Trichloromethane:三氯甲烷 ）,原油,瀝青質,膠質,油質,石油醚,沉 淀 物,可 溶 物,硅 膠,吸附,（1）油質 溶于石油醚而不被硅膠吸附。,（2）膠質 溶于石油醚而可被硅膠吸附。,（3）瀝青質 不溶于石油醚。,瀝青質,膠質,油質,飽和烴,芳烴,正構烷烴,異構環(huán)烷烴,單環(huán),多環(huán),稠環(huán),O、S、N 芳香烴結構 化合物,（1）油質 溶于石油醚而不被硅膠吸附。油質基本

4、由 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。,烷烴 又名脂肪族烴，通式為CnH2n+2，屬飽和烴。 在常溫常壓下, C1C4的烷烴呈氣態(tài)； C5C16的直鏈烷烴呈液態(tài)； C17以上的高分子烷烴皆呈固態(tài)。 正構烷烴或正烷烴；C-C-C-C 異構烷烴或異烷烴。 C-C-C-C,C,環(huán)烷烴（Cycloalkanes）,含有碳環(huán)結構的飽和烴,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),碳環(huán)的數(shù)目：,單環(huán)烷烴、雙環(huán)烷烴、三環(huán)烷烴 多環(huán)烷烴,芳香烴（Aromatics）,含有苯環(huán)的碳氫化合物,單環(huán)芳香烴：,多環(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

5、兩個或兩個以上的獨立苯環(huán),分子中含有兩個或兩個以上的相連的苯環(huán),瀝青質,膠質,油質,飽和烴,芳烴,正構烷烴,異構環(huán)烷烴,單環(huán),多環(huán),稠環(huán),O、S、N 芳香烴結構 化合物,（2）膠質 溶于石油醚而可被硅膠吸附。膠質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（O、S、N）的芳香烴結構的非烴化合物。輕質石油中膠質5%，重質石油中膠質可達20%以上。,膠質組成,（1）含硫化合物（sulfur compounds）,高硫石油:2%；含硫石油:0.5%-2%； 低硫石油:0.5%石油,硫醇類（-SH）,硫醚類（-S-）,噻吩類,（2）含氮化合物（nitrogen compounds）,非堿

6、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,卟啉可以用于說明石油的有機成因,（3）含氧化合物（oxygen compounds）,酸性氧化物：環(huán)烷酸、脂肪酸（R-COOH）,中性氧化合物：酚、醛（R-CO-H）和酮（R-CO-R）,（3）瀝青質 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37 0001 000 000，是稠環(huán)芳香烴和烷基側鏈組成的復雜結構。重質石油中瀝青質含量高。,瀝青質,膠質,油質,飽和烴,芳烴,正構烷烴,異構環(huán)烷烴,單環(huán),多環(huán),稠環(huán),O、S、N 芳香烴結構 化合物,生物標志化合物 (Biomarker) 生物標志化合物是指沉積物和石

7、油中來自生物體的原始生化組成，其碳骨架在各種地質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”（molecular fossil）。,在石油中釩、鎳等重金屬都與卟啉分子中的氮呈絡合狀態(tài)存在，形成釩卟啉和鎳卟啉有機金屬化合物，其基本結構與葉綠素結構極為相似。,A.金屬卟啉化合物:石油有機成因的第一個證據(jù),葉綠素,B.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(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(姥鮫烷) 石油

8、中的類異戊間二烯型烷烴，一 般認為是由葉綠素的側鏈即植醇演化而來。,葉綠素,C.環(huán)烷烴 四-五環(huán)的環(huán)烷烴結構與生物體中的 四環(huán)甾族化合物和五環(huán)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。,甾烷,（三）石油的物理性質,1.顏色（colour）,黑色、,2.密度（density）,相對密度:20的石油與4同體積水的重量比值,輕質油：d0.87,中等石油（正常石油）：d0.87-0.93,重質石油（重油）：0.93,(0.75-1.00),深綠色、,黃褐色、,淡黃色、,無色,絕對密度,2.密度（density）,美國：,歐洲：,3粘度（viscosity）,反映石油流體

9、內(nèi)摩擦力的參數(shù)，動力粘度,單位：PaS或mPa.S（1mPa.s=1厘泊）,正常原油的粘度：50mPa.s,重質油的粘度：50-10000 mPa.s（稠油）,瀝青粘度：10000 mPa.s,淺層生物降解與氧化原油變稠,稠油,4熒光性（fluorescence）,在紫外光照射下發(fā)光的性質,熒光由多環(huán)芳香烴和非烴所發(fā)，飽和烴不發(fā)光,當偏光通過石油時，使偏光面發(fā)生旋轉的性質。 石油中常有膽甾醇和植物性甾醇的不對稱的碳 原子結構分子石油有機成因的證據(jù)。,5旋光性（rotary polarization）,6石油的溶解性（solubility）,石油難溶于水，易溶于有機溶劑。,常用的有機溶劑： (1

10、)石油醚(petroleun ether :戊烷、己烷 )， (2)苯、灑精苯， (3)氯仿（ Chloroform/Trichloromethane:三氯甲烷 ）,二、天然氣（Natural gas）,1、天然氣的概念,廣義的天然氣是指一切自然界天然生成的氣體。狹義的天然氣與油田或氣田有關的可燃氣體，其成分以烴類為主。,烴類氣體,氮氣,CO2等,(1)烴類氣體（hydrocarbons）,甲烷（CH4）,重烴氣（C2-C4）,濕氣：重烴氣5%,干氣：重烴氣5%,(2)非烴氣體（nonhydrocarbons）,N2：0.4%-12.5%,CO2：4%-5%,H2S：不含或極微量,惰性氣體,2

11、、天然氣的成分,3、天然氣的性質,1.相對密度,標準狀況下，單位體積天然氣與同體積空氣質量之比,2粘度,0時：0.31 10-3mPa.s: 20時:12 10-3mPa.s,與成分、壓力、溫度有關,三、油田水 1、概念 廣義的油田水是指油氣田內(nèi)的地下水,包括油層水和非油層水。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,即油層水。,2、油田水來源 (1) 沉積水：系沉積物堆積過程中保存在其中的水。 (2)滲入水：來源于大氣降雨時滲入到地下空隙，滲透性巖層中的水。 (3)轉化水：指在沉積成巖作用和烴類生成過程中,粘土轉化脫出的層間水，有機質向烴類轉化分解出的水。 (4)深成水：指巖漿游離出來的初生水(原生水)和變質作用過程的變質水。,3、油田水的化學組成 （1）無機組成 油田