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《石油地质基础》-7-油气水

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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石油地质学基础第二部分 油气地质学油气的 可流动性 决定了油气的生成地往往不是其成藏地,二者可相去甚远;而固体矿藏的生成地一般即为其储存地。油气藏与固体矿藏的区别固体矿藏可在地表及近地表找到;而油气 易被氧化或挥发 ,所以在地表只能找到油气苗或沥青脉,有工业价值的油气藏大多深埋地下。固体矿藏形成后不易被破坏,所以对保存条件要求不高;而油气藏形成后很容 易被破坏 (分子扩散、水动力冲刷、细菌降解等等) 或被改变性质 (如高温裂解),所以现今地壳中的油气分布是油气藏形成、破坏、再形成的对立统一结果。第七章 石油、天然气与油田水石油的组成及性质天然气的组成及性质地下水的组成及性质第一节 石油的组成及性质一、关于石油的一些基本概念( 一 ) 石油 ( — 广义:指 气态 、 液态 、 固态 的以烃类为主的混合物 , 具天然产状 。( —— 第 11届世界石油大会 、 国际标准化委员会 )—— 狭义:是指从地下深处开采出来的由各种烃类( 烷烃 、 环烷烃 、 芳香烃 ) 和少量非烃组分 ( 含氧化合物 、 含氮化合物 、 含硫化合物 、 胶质和沥青质 ) 组成的液态可燃物 ( 一种胶体溶液 ) 。第一节 石油的组成及性质(二)烃类( — 全部由碳和氢两种原子构成的化合物,包括烷烃、环烷烃、芳香烃等。( 三 ) 原油 ( — 采至地表的液态石油 ( 。二、石油的化学成分(一)元素组成第一节 石油的组成及性质世界上各油田所产原油的性质虽然千差万别 , 但它们的元素组成是一致的 , 基本是由碳 、 氢 、 硫 、 氮 、氧五种元素组成 , 而且主要是碳和氢 。 它们在原油中含量的一般范围是:C 84~ 87%H 11~ 14%S+N+O 7% (一般在 1~ 4%)微量元素 ( 灰分 ) 万分之几或更少第一节 石油的组成及性质(二)化合物组成在原油的化学组成中,按照化学结构可分为:1、烃类化合物—— 烷烃—— 环烷烃—— 芳香烃2、非烃类化合物—— 含氧化合物—— 含硫化合物—— 含氮化合物第一节 石油的组成及性质1、烃类化合物第一节 石油的组成及性质( 1) 烷烃 ( — 通式为 的饱和烃 。常 4气态; 16 液态; 态 。分子中碳原子以单键相连成链状;无支链者称正烷烃 ,有支链者称异烷烃;密度、熔点与沸点均随相对分子量增加而升高;相对密度小于 1,几乎不溶于水(气态烃除外)。A) 正烷烃 —— 属直链烃 , 即碳链上不存在支链 。在原油中正烷烃的含量一般为 15% ~ 20% , 原油中已检测出 第一节 石油的组成及性质一节 石油的组成及性质正烷烃的命名及结构表达方式 ——甲烷 23456…第一节 石油的组成及性质B)异构烷烃 —— 属侧链烃丁烷第一节 石油的组成及性质在中等分子量范围内最重要的异构烷烃是 异戊二烯型烷烃 (植烷,姥鲛烷),它们是 隔三个碳原子有一个甲基支链,含量常占原油的 1%。指纹化合物 —— 同源石油所含的异戊二烯型烷烃的类型和含量非常相似。第一节 石油的组成及性质植烷( 鲛烷( 茄红素β一节 石油的组成及性质( 2)环烷烃( —— 碳原子以单键相连成环状的饱和烃。环已烷油的组成及性质—— 根据分子中碳环数目 , 分单环 、 双环 、 三环和多环烷烃 。—— 石油中多为五员环和六员环 ( 由 5个和 6个碳原子组成的环 ) 。( 2)环烷烃( —— 碳原子以单键相连成环状的饱和烃。密度、熔点与沸点均较碳原子数相同的烷烃高;相对密度小于 1。第一节 石油的组成及性质典型环烷烃的基本结构甾烷基本碳骨架 萜烷基本碳骨架第一节 石油的组成及性质甾、萜类化合物的基本结构第一节 石油的组成及性质(3)芳香烃化合物—— 具有六个碳原子和六个氢原子组成的特殊碳环( 苯环 ) 的化合物 ( 不饱和烃 ) 。萘 油的组成及性质芳香烃是不饱和烃中非常重要的一类化合物 , 其化学性质与烯烃有很大差异 。—— 尽管芳香烃属于不饱和烃 , 但十分稳定 , 因此可成为石油和沉积物中重要的有机化合物;而烯烃不稳定 , 不能长期保存在地质环境中 。2C=3烷第一节 石油的组成及性质芳香烃的类型包括:单环型 —— 苯、甲苯、二甲苯、对二甲苯;环型 — 联苯 三苯甲烷;第一节 石油的组成及性质环型 — 萘、蒽、菲,含二个或多个苯环,共用二个相邻碳原子稠合而成。第一节 石油的组成及性质萘 — 以 1~ 3环的苯、萘和菲系列含量最高,占芳香馏分的 70%左右,而四环以上的芳香烃仅占不到 10%。第一节 石油的组成及性质第一节 石油的组成及性质2、非烃化合物原油中,氧、氮、硫三种元素的质量分数一般仅为 2%左右,但其化合物却达 10%~ 20%,甚至更多,主要集中在原油的高沸点馏分中。原油中非烃主要有:—— 含氧化合物—— 含硫化合物—— 含氮化合物第一节 石油的组成及性质( 1)含硫化合物—— 有害物质 ,对机器、管道、油罐、炼塔腐蚀。—— 所有原油中都含有一定量的硫 , 但不同原油的含硫量相差很大 , 从 万分之几到百分之几 。 原油中有机硫化物已鉴定出 250种 。 除 元素硫 以外 , 主要以 硫醇 、 硫醚 和 噻吩 类等出现 。噻吩一节 石油的组成及性质第一节 石油的组成及性质—— 石油的含硫量是评价石油质量的重要指标:>2% 高硫原油 ( 碳酸盐岩 、 膏盐岩含油层 )2% 100~>)粘度第一节 石油的组成及性质—— 十万 — 受温度影响极大,压力加大亦有增加。决定因素 —— P、 T、 化学组成 、溶解气含量等 。第一节 石油的组成及性质—— 紫外线照射下发出荧光的性质 。(四)荧光性 多环芳烃及非烃引起发光 , 饱和烃不发光 。荧光分析 ( 岩屑 、 薄片 ) 发光强度与石油或沥青质浓度有关 。发光颜色依化合物不同而不同 。—— 轻质油:浅兰色;—— 胶质多者:绿~黄;—— 沥青质多者:褐色 。( 七 ) 导电性(五)旋光性(六)溶解性第一节 石油的组成及性质—— 当偏光通过石油时,偏光面会旋转一定角度,这种特性称为旋光性(左旋物质,右旋物质)。天然石油多为右旋 几十分,并随含油地层年代增长而减小。—— 烃类难溶于水,易溶于氯仿,四氯化碳,苯,石油醚等有机溶剂。—— 高电阻率:电阻率测井第二节 天然气的组成及性质天然气 ( 广义 ) —— 天然存在于自然界的一切气体 。 如:大气 、 地表气 、 沉积岩中的气 、 宇宙气 、火山气 。天然气 ( 狭义 ) —— 指与油气田有关的以烃类为主的可燃气体 。第二节 天然气的组成及性质一 、 天然气的组成2、 化合物组成—— 烃类—— 非烃类1、 元素组成C、 H 为主 , 少量 N、 O、 S。含量: C— 65~ 80%H— 12~ 20%第二节 天然气的组成及性质( 1) 烃类—— 通常甲烷占绝对优势 , 并有数量不等的重烃气( , 但在某些原油伴生气 ( 气顶气和油溶气 )中 , 重烃气含量可以超过甲烷 。—— 重烃气 ( 中以乙烷和丙烷最为常见 , 含量亦高 , 碳数大于 4的重烃气含量较低 , 在多数情况下含量随碳数的增加而减少 。干气 ( : 95% 蓝色火焰 , 少含汽油蒸汽 。湿气 ( :含重烃气 , 黄色火焰 。第二节 天然气的组成及性质—— 依据天然气中甲烷的含量 , 可分为:—— 、氖、氩、氪、氙等),有时还含有少量的有机硫、氧、氮化合物。第二节 天然气的组成及性质( 2) 非烃类—— 一般含量少,少数例外 ,如:美国:本得隆起二迭系砂岩气藏 6%中国:广东三水盆地 砂头峪气田 中国:河北赵兰庄油气田孔一段 92%第二节 天然气的组成及性质二 、 天然气的赋存形态 ( 产状 )1、 气藏气 ( 干气 )2、 气顶气 ( 湿气 )3、 溶解气4、 凝析气烃类气体单独聚集成藏 ,不与石油伴生 。 5%, 重烃气含量极少( 1~ 4%) 。第二节 天然气的组成及性质二 、 天然气的赋存形态 ( 产状 )1、 气藏气 ( 干气 )2、 气顶气 ( 湿气 )3、 溶解气4、 凝析气与石油共存于油气藏中 ,重烃气含量可达百分之几 — 几十 。第二节 天然气的组成及性质二 、 天然气的赋存形态 ( 产状 )1、 气藏气 ( 干气 )2、 气顶气 ( 湿气 )3、 溶解气4、 凝析气地层条件下溶解在石油和水中的气体 。 — 湿气第二节 天然气的组成及性质二 、 天然气的赋存形态 ( 产状 )1、 气藏气 ( 干气 )2、 气顶气 ( 湿气 )3、 溶解气4、 凝析气当地下温度压力超过临界条件后,液态烃逆蒸发形成凝析气。 3~ 4千米以下 ),一旦采出后,由于地表温度、压力降低而反凝析为凝析油。三 、 天然气的物理性质第二节 天然气的组成及性质1、 相对密度2、 粘度3、 蒸气压力4、 溶解性5、 热值标准状况下,单位体积天然气与同体积空气的重量比值,分子量成正比。三 、 天然气的物理性质第二节 天然气的组成及性质1、 相对密度2、 粘度3、 蒸气压力4、 溶解性5、 热值与化学组成及所处的温度、压力有关,20℃ 时为 子量增加,粘度减小;温度、压力增高,粘度增大。三 、 天然气的物理性质第二节 天然气的组成及性质1、 相对密度2、 粘度3、 蒸气压力4、 溶解性5、 热值气体液化时所施加的最低压力称蒸气压力,分子量越小,蒸汽压越大。三 、 天然气的物理性质第二节 天然气的组成及性质1、 相对密度2、 粘度3、 蒸气压力4、 溶解性5、 热值易溶于石油 、 较难溶于水 ( 石油中的溶解度 10倍于水 ) , 与温度 、压力有关 。三 、 天然气的物理性质第二节 天然气的组成及性质1、 相对密度2、 粘度3、 蒸气压力4、 溶解性5、 热值每 与重烃含量有关 , 热值排序:煤 1 1 >1 1苏林分类的主要水型(据 1986)第三节 油田水的性质和组成油田水的水型以 氯化钙型 为主,其次为 重碳酸钠型 ,而硫酸钠型和氯化镁型较为罕见。第三节 油田水的性质和组成五 、 油田水的物理性质4、 导电性: 因含多种离子而导电 。 矿化度越高 ,导电性越好 。 ( 用途:电测井解释油 、 气 、 水层 )1、 比重: 一般 > 1 矿化度越高 , 比重越大 。2、 颜色: 一般不透明而呈浑浊状;并常带有颜色 。3、 溴味: 常具汽油味或煤油味 , 有咸味 、 苦味 、腐臭味 。本章小结一 、 概念石油 天然气 烃类 指纹化合物煤型气 油型气 边水 底水 矿化度二 、 思考题1、 石油的化学组成 ?2、 天然气的赋存状态 、 成因分类 ?3、 油田水的来源 、 分类 ?
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