第1章-石油、天然气油田水的成份和性质

石油与天然气地质学、班主任苗建宇、第一章石油、天然气、油田水的生产状况和性质，第一章石油、天然气、油田水的生产状况和性质，第一节石油沥青类概况，石油沥青类和可燃性有机矿物天然气，石油及其固体衍生物统称为石油沥青类。 它们大多是从古代动物和植物的遗体演化而来的，是有机的原因，具有燃烧能力，总称为可燃性有机矿物和可燃性有机岩，二是构成可燃性有机矿物的元素是碳和氢，也含有少量氧、硫、氮等杂质元素。 可燃有机矿物的分类按物理状态分为气体、液体和固体三类。 (1)气态可燃矿物：纯气田的气体、伴随石油的油田气体、煤气、火山气体、甲烷等。 (2)液态可燃矿物：以石油为代表。 (3)固体可燃矿物：地沥青、地蜡、石沥青等石油衍生物，其他各种煤、油石、硫等。 第二节石油成分和性质石油是非常复杂的天然有机化合物的混合物。 成分：主要烃类，少量非烃，微量元素相态：以液态为主，溶解大量烃气，少量非烃气物性：芳香气味，油脂状，比水轻的颜色透明至黑、茶、茶、绿、淡黄。 一、石油的化学成分(一)元素组成由c、h和少量氧、硫、氮等元素组成。 据统计，C84-87%、H11-14%O S N、14%、微量元素约万分之一。 显然，c、h占绝对优势，又称碳酸化合物(hydrocarbon )，主要以烃类存在。 s为平均0.65%，S1%(0.5% )，高硫原油S1%(0.5% )，低硫原油。 碳酸盐含油层和咸水湖沉积的石油一般s含量较高。 n平均为0.094%，通常为0.25%，高氮原油0.25%，贫氮原油、微量元素(在石油成分中可见)为Fe、Ca、Mg、Si、Al、v (钒)、Ni (镍)、Cu、Sb (锑)、Mn、Sr (锶)、Ba (铍)、b (硼) Co Mo (米)、Pb (铅)、Sn (锡) Na、k、p、Li (锂)、d Bi (铋)、Be (铍) Ge (锗)、Ag (银)、As (砷)、Ga (镓) Au (金) Ti (钛)、Cr (铬)、Ca (镉)等33种金属。 我国原油一般Ni高，v低，V/Ni比低。 (二)原油的溶解成分、成分及混合物的组成1 .溶解成分：利用构成石油的化合物具有不同沸点的特性，进行溶解成分，在不同沸点范围内进行分割。 油气汽油柴油重气油湿润油泥 530也可以以50或100间隔分别对应直溶成分. 2、原油成分不同的成分对有机溶剂有选择地溶解，对吸附剂具有不同的吸附性能，可以选择不同的有机溶剂和吸附剂分离成分。 (分为4种) (1)油质：可溶于氯仿或四氯化碳的成分，主要饱和烃和部分低分子芳香族烃。 亮色大部分是由烃构成的粘液。 (2)胶质：可溶于苯的成分主要是含有芳香族烃和杂元素的芳香族烃结构化合物为粘状或玻璃质的半固体物质，颜色为淡黄、红褐、黑等。 (3)醇-胶：溶解于醇和苯的混合溶剂中的成分是主要含有杂质的非烃化合物，是半固体物质。 (4)沥青质：不溶于石油醚的沥青部分是非烃中的一部分，是渣油的主要组成部分，为暗褐色、黑色脆性固体物质。 3 .原油化合物(族成分)分为烃和非烃两类。 烃：饱和烃、正构烷烃、异构烷烃、环烷烃； 芳香族烃：芳香族烃、环烷芳香族烃； 非烃：胶质、沥青质等，包括含氧、含硫、含氮化合物、有机金属化合物。成分与化合物(族成分)的大致对应关系如下：成分族成分油质3354饱和烃苯胶质3354芳烃醇-苯胶质3354非烃沥青质3354沥青质，4 .石油蜡成分与化合物组成关系低沸点中等分子量：由高碳原子数烷烃、环烷烃和一定数量的芳香族烃、环烷烃芳香族烃、少量的n、s、o化合物构成的重溶成分：含有高碳原子数、大分子的环烷烃、芳香族烃、环烷烃芳香族烃、n、s、o的化合物。 二、石油烃类组成及特征(一)烃类化合物1 .链烷烃(脂肪族烃)通式CnH2n 2、饱和烃常温常压下： C1C4(气体)； C5C15 (液态) C16 (固体)分子结构的特征：碳与碳原子之间通过单键连接，直链排列，根据是否有支链，进一步分为正构烷烃、异构烷烃。 没有分支的是正构烷烃，像正戊烷一样有分支的是异构烷烃。 异戊烷一样，很多石油中正构烷烃比异构烷烃多低分子正构烷烃比高分子正构烷烃多。 正构烷烃在成熟石油中的相对含量分布曲线有三个共同特征：正构烷烃分布曲线为连续曲线正构烷烃C15内有极大值奇数和偶数碳原子烃分布规律，两者含量相等。 不同类型的原油分布曲线可分为三种基本类型：主峰小于C15，主峰区窄主峰大于C25，主峰区宽主峰在C15-C25之间，主峰区宽。 石油烷烃有大量的异链烷烃，其中最有意义的是具有特征结构的异链烷烃。 直链以每4个碳原子有甲基支链为特征，结构上好像有几个异戊二烯分子氢化缩合。 例如，在原油中，植物、姥鲨、降落姥鲨、异己烷和菲尼桑的含量最高，主要来源于叶绿素，加上化学稳定性，可用于油源的比较。、2 .环烷烃，通式为CnH2n，饱和烃结构的特征是碳原子通过单键与封闭的链环相连。 环烷烃由环绕的多个次甲基(-CnH2n-)组成。 分子中所含的碳环数不同：单环烷烃(CnH2n )、双环烷烃(CnH2n-2 )、三环烷烃(CnH2n-4 )、聚环烷烃(构成环的碳原子数多于3，与之相应地为三元环、四元环、五元环、六元环)。环烷烃分布于石油的特点：五元环和六元环最常见(稳定)，六元环多低沸点部分以单环为主，随沸点的增高，出现双环、三重环多环化合物。 (由于碳原子的所有价饱和，环烷烃和烷烃均稳定)(四-五环的环烷烃结构与生物体中的类固醇类、萜烯类化合物类似，是石油有机成因的主要依据之一)、3 .芳香族烃和环烷烃芳香族烃的通式(CnH2n-6 )、不饱和烃特征：至少含有一个苯环，具有六个碳原子和六个氢原子级特殊碳环苯环. (苯环是由单键和双键组成的闭环)按结构分类：单环芳烃：分子中含有一个苯环，含有苯和同系物； 多环芳香族烃：分子中含有2个以上独立苯环； 稠环芳烃：分子中含有2个以上的苯环，相互邻接的2个碳原子共同缩合。芳烃在原油中的含量变化较大(10-40% )，一般具有以下分布规律：随沸点增高，芳烃含量增高(芳烃环数及侧链数增多，碳链增长)。 低沸点部分芳烃含量少，主要为苯、甲苯、二甲苯石油形成时代越新，芳香核上取代基越少。 (二)石油非烃组成(含o、s、n等元素的化合物)1.含硫化合物已经鉴定出100多种，多以硫化氢(H2S )、硫醇(RSH )、硫醚(RSR )、噻吩及其同系物等形态出现。含量为：高硫原油、S2%硫原油、s为0.52%低硫原油、S0.25%贫氮原油、N113C值，一般-27低蜡，一般0.5-3.0%； 陆相：以石蜡烃为主，部分为石蜡-环烷型，饱和烃60-90%芳烃占总烃的10-20%，s较低，V/Ni113C的值一般为0.93中质石油0.90(d420)0.93轻质石油(d420) C 2) C2-C6的烷烃. 一般来说碳原子数越多，含量就越少。在实际勘探中，根据重烃气的含量分为湿气和干气。 干气(贫气):C 25%常与油不混炼，形成纯气藏，燃烧时呈蓝色火焰，通过带冰的水，不出现油膜。 湿气(富气):c 25 %，常与油混合，有微弱的汽油气味，燃烧时呈黄色火焰，通过带冰的水，水面上常常会形成彩色油膜。 非烃气体：有CO2、N2、H2S及He、Ar等惰性气体，含量不同。 高者成为以CO2、N2为中