能源概论_第三章_石油.

1、根据成煤植物种类的不同，煤主要可分为两大类，即腐泥煤和腐殖煤。根据煤化度的不同，腐殖煤可分为泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤。种类种类含碳量（含碳量（%）热量（热量（J/kg）用途用途泥煤泥煤50 608,400 12,500替代柴薪替代柴薪 褐煤褐煤60 7512,500 20,900一般燃料一般燃料次烟煤次烟煤75 8520,900 23,000替代烟煤替代烟煤 烟煤烟煤85 9023,000 29,300炼制煤焦工业燃料炼制煤焦工业燃料无烟煤无烟煤90 9529,300 33,500最佳燃料最佳燃料上节小结：第三章第三章 石油石油3.1 石油的重要性石油的重要性3.2 石油的生成和聚集石油的生成

2、和聚集3.3 石油的开采石油的开采3.4 石油的组成石油的组成3.5 石油的炼制石油的炼制3.6 石油产品石油产品3.1 石油的重要性石油的重要性石油工业是石油工业是19世纪的世纪的产物产物、20世纪的世纪的奇迹奇迹、当代经、当代经济的济的“发动机发动机”，石油被人们视为关系到一个国家国，石油被人们视为关系到一个国家国计民生及国家安全的特殊商品计民生及国家安全的特殊商品-即战略物资即战略物资.石油的开发、加工和利用，在相当程度上改变了石油的开发、加工和利用，在相当程度上改变了世界的政治、经济格局，也改变了人们的生活和世界的政治、经济格局，也改变了人们的生活和工作方式，推动人类社会的发展进程工作

3、方式，推动人类社会的发展进程. 被誉为被誉为“工业血液工业血液”，是重要的能源和优质的化，是重要的能源和优质的化工原料。石油能左右世界经济，对世界经济产生工原料。石油能左右世界经济，对世界经济产生全方位、多层次全方位、多层次的重大影响。同时又是的重大影响。同时又是不可再生不可再生的宝贵资源的宝贵资源 石油产品与人们的石油产品与人们的衣食住行衣食住行息息相关息息相关 石油工业是国家的石油工业是国家的基础工业基础工业(或或支柱产业支柱产业)、举足、举足轻重轻重中国石油、石化两大集团中国石油、石化两大集团拥有的资产占全国总资产拥有的资产占全国总资产的的十分之一十分之一，所缴税款占，所缴税款占全国总税

4、收的全国总税收的四分之一四分之一3.2 石油的生成和聚集石油的生成和聚集一、无机成因说二、油气有机成因说三、油气生成的原始物质 1、沉积有机质的来源及化学组成 2、沉积岩中的沉积有机质 3、干酪根四、油气运移你知道石油中含有天然气吗？天然气在石油里处于溶解状态，就像汽水中溶解的发出嘶嘶响声的二氧化碳一样当石油被开采出来的时候，一些天然气也随着石油被采出来。 一桶石油可能含有 110,000立方英尺的天然气，含量的多少取决于油藏的类型。一桶油中的气体可以装满你的整个房子！ 油气成因、油气藏形成、油气分布规律，油气成因、油气藏形成、油气分布规律，是是石油地质学的三大研究课题，而油气生成是其中石油地

5、质学的三大研究课题，而油气生成是其中的根本性问题。的根本性问题。 油气成因问题，长期存在争论。油气成因问题，长期存在争论。 海相成油海相成油：生源物的来源主要是在生源物的来源主要是在海洋中海洋中生活的生生活的生 物。物。陆相成油陆相成油：生源物的来源主要生源物的来源主要是非海相生物是非海相生物，即生，即生 活于活于湖沼湖沼的生物。的生物。三、油气生成的原始物质石油地质学界普遍承认，石油和天然气的生石油地质学界普遍承认，石油和天然气的生源物是源物是生物生物，特别是低等的动物和植物。，特别是低等的动物和植物。(一）、(二)、 (三)、1/457 1/5330 油气有机成因模式油气有机成因模式 阶段

6、的划分：阶段的划分：初次运移初次运移 : : 石油和天然气自生油层向储集层的运移。石油和天然气自生油层向储集层的运移。油气二次运移油气二次运移： 石油和天然气进入储集层以后的各种运移。石油和天然气进入储集层以后的各种运移。四、油气运移生油岩生油岩储油层储油层：油气居住的空间。油气居住的空间。储集岩储集岩盖层盖层：覆盖在储油层之上的不渗透层覆盖在储油层之上的不渗透层石油资源专家认为，一个油气田的六大要素就是石油资源专家认为，一个油气田的六大要素就是生生（油层）、储（油层）、盖（油层）、运（移）、（油层）、储（油层）、盖（油层）、运（移）、圈（闭）、保（存）圈（闭）、保（存）。圈闭：圈闭：能阻止油

7、气继续运移并能在其中聚集的场所能阻止油气继续运移并能在其中聚集的场所实际上，大多数油是嵌在岩石颗粒和沙子之间很小的孔隙里。大多数这样的孔隙肉眼是看不到的。有的人认为石油在一个地下的大池子里.3.3 石油的开采石油的开采那么我们如何找到有油的岩层呢? 油气是在地层中天然的圈闭构造中发现的。 这些油气圈闭构造由穹顶或断层组成。非渗透性的岩石覆盖在构造顶部防止油气逃逸到地表。非渗透性的岩石是指流体不能穿越的岩石。 没有这样的油气圈闭构造，油气就会向地表移动，最终挥发掉。 油油这是一个穹顶型油藏的例子这是阻止油气向上流动的非渗透性岩石层。注意下面的水层，它防止了油向下逃逸。水水气气这是一个气藏的例子和

8、前面的例子一样，非渗透性的岩层阻止了气体的逃逸水水气气这是一个有气顶的油藏的例子油油为什么我们要假设气体在顶部?水水我们如何找到这些油藏呢? 地球物理学家通过油藏反射的声波找到它们，计录声波反射回来的时间 计算机处理这些数据，构造出地下岩层系统的图像Gas油油声源接收器t = 1 sect = 1.2 sect = 1.42 sec钻井设备钻井设备以下是一些不同种类的钻井设备:陆上钻井架用于陆上钻井钻井船钻井船和半潜式钻井平台用于水深100 ft到5000+ft情况的钻井半潜式钻井平台自升式钻井平台用于水深15ft 到+/-350ft情况的钻井内陆驳船钻井架用于水深8ft 到30ft情况的钻井

9、 一套可以使我们钻入地层的特殊设备。 一套钻井设备由很多不同的部分组成:井架，地基，起重设备，发电机，钻杆，钢罐，泵，岩石碎屑处理设备，还有很多其他部件。 你知道有的钻井设备可以钻探到地下6英里（9.7公里）深的地方吗？ 那比珠穆朗玛峰的高度还要大！钻井设备钻井设备钻柱钻柱钻头钻头起重设备由以下部分起重设备由以下部分组成组成:天车天车,游动滑车游动滑车,游动钢丝绳游动钢丝绳,和一个用来起降游动和一个用来起降游动钢丝绳的绞车。钢丝绳的绞车。井架底座井架底座井架井架这幅图画的是钻井设备上的起重设备. 这个设备被用来提升和放下钻柱的。钻柱是一根根30ft长的钻杆连接起来组成。待用钻杆待用钻杆在这里，

10、在这里，30ft 长的钻杆被一长的钻杆被一根根加到钻柱上。这样钻根根加到钻柱上。这样钻柱不停的被加长，可以不柱不停的被加长，可以不停的朝地下钻进。停的朝地下钻进。这是一幅钻头在岩层中钻进的示意图钻柱在地表被驱动旋转，带钻柱在地表被驱动旋转，带动井眼底部的钻头旋转。动井眼底部的钻头旋转。钻头上的钻头上的“牙齿牙齿”把岩石磨把岩石磨成碎屑。成碎屑。钻井泥浆被泵入钻杆内钻井泥浆被泵入钻杆内部，从钻头的喷嘴流入部，从钻头的喷嘴流入环形空间。环形空间是环形空间。环形空间是钻杆和井壁之间的空间钻杆和井壁之间的空间。泥浆将岩屑循环带到地泥浆将岩屑循环带到地表，在那里这些岩屑被表，在那里这些岩屑被移除。移除。

11、 钻井的工序钻井的工序首先用大钻头钻一小段井眼首先用大钻头钻一小段井眼然后钢制的套管被下入井中，并用然后钢制的套管被下入井中，并用水泥固定套管的外侧，防止井眼塌水泥固定套管的外侧，防止井眼塌陷。陷。下一步，一个下一步，一个小一些的钻头小一些的钻头在第一个套管在第一个套管内部开钻。内部开钻。这个钻头从上这个钻头从上一个套管的底一个套管的底部钻出一个新部钻出一个新的井眼。的井眼。2000500然后在这个新然后在这个新的井眼中也下的井眼中也下套管，并用水套管，并用水泥固定。泥固定。如前，再钻如前，再钻一个更小的一个更小的井眼，井眼，再下相应的再下相应的套管，防止套管，防止塌陷。塌陷。用这种方法，井眼

12、分段钻进，直到目标储层被钻穿。这时候用这种方法，井眼分段钻进，直到目标储层被钻穿。这时候，地质专家必须确定目标储层是否含有油气。，地质专家必须确定目标储层是否含有油气。他们通过对目标区域进行测井知道是否有油气。他们通过对目标区域进行测井知道是否有油气。 测井是用电缆测井是用电缆将设备下到井下，记录岩石的物理属性，如电阻，孔隙度，密将设备下到井下，记录岩石的物理属性，如电阻，孔隙度，密度，放射性，孔隙压力等等。度，放射性，孔隙压力等等。辨别是否含有油气如果测井结果很好，我们在生产层段下最后一次的套管, 用水泥固定。然后在井眼内用射孔枪进行射孔，击穿生产层段部分的井壁套管。在井眼里放入生产油管,

13、用封隔器把生产层段和上部的套管空间分隔开。油管油管封隔器封隔器最后，这口井的流体被采到地面的管线，这些管线把井和地面的生产设备连接起来。地面的生产设备将生产出的流体中的油、水、气分离分离器油水气油气分离器石油水天然气从那里，石油和天然气会被送从那里，石油和天然气会被送到炼油厂进一步提炼，之后被到炼油厂进一步提炼，之后被卖到市场上。卖到市场上。炼油厂储油罐3.4 石油的组成石油的组成一、石油的一般性状一、石油的一般性状二、石油的元素组成二、石油的元素组成三、三、石油的化学组成石油的化学组成 1、石油中的烃类化合物、石油中的烃类化合物 2、石油中的非烃类化合物、石油中的非烃类化合物1颜色及密度颜色

14、及密度 石油通常是石油通常是黑色、褐色或黄色黑色、褐色或黄色的的流动或半流动流动或半流动的的粘稠液体粘稠液体 多数原油的密度集中在多数原油的密度集中在800980kg/m3之间，但也有个别之间，但也有个别原油的相对密度在原油的相对密度在1000kg/m3以上或以上或800kg/m3以下以下 2我国主要原油的我国主要原油的特点特点 大多数原油的相对密度（大多数原油的相对密度（d204）0.86，属，属较重原油较重原油； 凝点凝点(CP)高，含蜡量高高，含蜡量高； 含硫量较低含硫量较低含氮量偏高含氮量偏高，大部分原油，大部分原油N0.3% 一：石油的一般性状一：石油的一般性状原油中的主要元素是原油

15、中的主要元素是C、H 8387% 1114% 原油中除原油中除C、H外，还有外，还有S、N、O及其他微量元素及其他微量元素(15%) 原油中的微量金属元素有原油中的微量金属元素有V、Ni、Fe、Cu、As等等 石油中的石油中的非碳氢原子非碳氢原子称为称为杂原子杂原子。与国外原油相比，我国原油的。与国外原油相比，我国原油的含硫低、含氮量高含硫低、含氮量高 二、石油的元素组成二、石油的元素组成3.4 石油的组成石油的组成碳氢比：是用来反映碳氢比：是用来反映原油的属性原油的属性的一个参数，与原油的一个参数，与原油的的化学结构化学结构有关系有关系 各种烃类碳氢原子比大小顺序是：各种烃类碳氢原子比大小顺

16、序是：烷烃烷烃环烷烃环烷烃芳香烃芳香烃 各种油品的各种油品的H/C 天然气天然气 液化气液化气 汽油汽油 柴油柴油 轻质油轻质油 3.90 2.20 1.902.20 1.601.80 1.802.0 普通原油普通原油 重质油重质油 减压渣油减压渣油 沥青沥青 石油焦石油焦 1.501.90 1.50 1.401.70 1.101.20 0.300.403.4 石油的组成石油的组成决定了石油的物决定了石油的物理化学性质理化学性质三三. .石油的化学组成石油的化学组成3.4 石油的组成石油的组成在原油和直馏产品中在原油和直馏产品中只发现有以上烃类化合物只发现有以上烃类化合物，但在但在二次原油加工

17、二次原油加工（如热加工、催化裂化等）产（如热加工、催化裂化等）产品中还含有品中还含有不饱和烃不饱和烃。3.4 石油的组成石油的组成 1.石油中的烃类化合物石油中的烃类化合物石油中的烃类主要有石油中的烃类主要有烷烃、环烷烃和芳烃烷烃、环烷烃和芳烃原油中一般不含烯烃，炔烃更少原油中一般不含烯烃，炔烃更少 石油中带有石油中带有直链或支链直链或支链，而无任何环结构的饱和烃称为，而无任何环结构的饱和烃称为烷烃或链烃烷烃或链烃 化学性质化学性质不活泼不活泼，C1C4常温常压下为常温常压下为气态气态，C5C15为为液态液态，C16以上以上的正构烷烃为的正构烷烃为固态固态 石油中的烷烃根据石油石油中的烷烃根据

18、石油类型类型的不同含量可达的不同含量可达5070%或或低到低到1015% 石油中的石油中的正构烷烃正构烷烃一般比异构烷烃含量一般比异构烷烃含量高高 随随沸点的增高沸点的增高，石油中的正构烷烃和异构烷烃的，石油中的正构烷烃和异构烷烃的含量逐含量逐渐降低渐降低 (1)石油中的烷烃石油中的烷烃3.4 石油的组成石油的组成 环烷烃是环烷烃是环状环状的的饱和烃饱和烃，其性质较，其性质较稳定稳定 石油中大量存在的环烷烃只有含石油中大量存在的环烷烃只有含五碳环的环戊烷系五碳环的环戊烷系和含和含六碳环的环己烷系六碳环的环己烷系 我国的几种主要原油中一般我国的几种主要原油中一般环己烷系环己烷系多于环戊烷系多于环

19、戊烷系 石油中的环烷烃除单环外，还有石油中的环烷烃除单环外，还有双环双环及及多环多环环烷烃，环环烷烃，环的连接方式以的连接方式以并联并联为主为主 (2)(2)石油中的环烷烃石油中的环烷烃(3)(3)石油中的芳烃石油中的芳烃芳烃在石油中普遍存在芳烃在石油中普遍存在3.4 石油的组成石油的组成 2.石油中的非烃类化合物石油中的非烃类化合物3.4 石油的组成石油的组成石油中的非烃类化合物主要有石油中的非烃类化合物主要有含硫化合物、含含硫化合物、含氮化合物、含氧化合物和胶状沥青状物质氮化合物、含氧化合物和胶状沥青状物质(1)石油中的含硫化合物石油中的含硫化合物 低硫原油：低硫原油：S0.5%含硫原油：

20、含硫原油：0.5%S2.0%活性硫化物：活性硫化物：S、H2S、低分子硫醇、低分子硫醇RSH等，性质相对较活等，性质相对较活 泼，能与金属作用而腐蚀设备泼，能与金属作用而腐蚀设备 非活性硫化物：非活性硫化物：硫醚硫醚(RSR)，环硫醚，二硫化物，环硫醚，二硫化物(RSSR)， 噻吩及其同系物噻吩及其同系物 原油中的含硫化合物一般以原油中的含硫化合物一般以硫醚类和噻吩类硫醚类和噻吩类为主为主 3.4 石油的组成石油的组成 石油中的氮含量一般比硫含量低，质量分数通常石油中的氮含量一般比硫含量低，质量分数通常集中在集中在0.050.050.5%0.5%范围内范围内 随沸点的升高，含量增加随沸点的升高

21、，含量增加 ，大部分在胶质沥青质，大部分在胶质沥青质中中 碱性氮化物：碱性氮化物：NNN非碱性氮化物：非碱性氮化物： NNN(2)石油中的含氮化合物石油中的含氮化合物3.4 石油的组成石油的组成吡咯吡咯 喹啉喹啉 吲哚吲哚 咔唑咔唑 吡啶吡啶 二苯并吡啶二苯并吡啶 石油中的含氧量比硫、氮少，约为石油中的含氧量比硫、氮少，约为千分之几千分之几；个别的可高；个别的可高达达23% 随沸点升高，含氧化合物增加随沸点升高，含氧化合物增加 酸性氧化物：酸性氧化物： 环烷酸、脂肪酸、芳香酸、酚类环烷酸、脂肪酸、芳香酸、酚类(统称石油酸统称石油酸) 中性氧化物：中性氧化物： 醛、酮、酯等，含量极少醛、酮、酯等，含量极少 石油中的含氧化合物的含量一般用石油中的含氧化合物的含量一般用酸度酸度(酸值酸值)来间接表示来间接表示 (3)石油中的含氧化合物石油中的含氧化合物 3.4 石油的组成石