油气基础知识

1、油气基础知识,一、原油的外观及组成 在地下构造中及常温常压下均呈液态，且以烃类化合物为主的可燃液体称为石油，加工提炼前称为原油。,第一节 原油,（一）原油的外观性质,大部分原油呈黑色或深棕色，有特殊气味，不溶于水，且比水稍轻的粘稠液体。,各类原油的主要外观性质,（二）原油的组成,按元素组成：原油主要由碳、氢两种元素以及硫、氮、氧及一些微量金属、非金属元素（Fe、Cu、P、Si等）组成。,原油中元素组成的质量分数,按化合物组成：原油由C、H元素构成的烃类化合物；S、N、O等元素构成的非烃类化合物。 石油中的烃类主要是由烷烃、环烷烃、芳香烃这三种烃类构成，同时含有少量的烯烃、炔烃等不饱和烃 。 非

2、烃化合物在石油馏分中的分布是不均匀的，大部分集中在重质馏分和残碴油中。有含硫化合物、含氮化合物、含氧化合物、胶状沥青状物质等。,二、原油的分类,（1）工业分类法 按密度、含硫量、含蜡量、胶质含量分类。 （2）化学分类法 特性因数分类法由原油的沸点和相对密度组成的参数进行分类。 关键馏分分类法取250275和395425 两个馏分段，测密度确定属性分类。,三、原油的质量技术要求,根据不同类别的原油，质量技术要求有： 含水量 含盐量 饱和蒸汽压,第二节 天然气,一、天然气的定义 天然气：在不同地质条件下生成、运移并以一定压力储集在地下构造中，以碳氢化合物为主的可燃性烃类气体。 含碳和氢两种元素的有

3、机化合物称为碳氢化合物，又称为烃。 碳氢化合物种类极多，一般以分子中含碳原子的多少为排列顺序。,烃类化合物烷烃,通式CnH2n+2 常温常压下，C1C4的烷烃为气体，C5 C16为液体, C原子数目16以上，是固体。 除C1、C2是无色无味气体外，其它易挥发的低分子烷烃具有汽油味。 碳数多的高分子烷烃无气味，挥发性很小。 在一般条件下，烷烃的化学性质很不活泼，不易与其它物质发生反应，燃烧性能好。,二、天然气的组成,天然气的成分因地而异 大部分为甲烷 其次乙烷、丙烷、丁烷等 少量非烃气体如氮气、硫化氢、一氧化碳、二氧化碳、水气、氧、氢、不饱和烃、芳烃、低级含硫有机化合物（硫醇、硫醚、二硫化碳等）

4、和微量惰性气体氦、氩等。,(一)甲烷的分子结构,1、甲烷的分子式是：CH4,2、甲烷的分子结构：,甲烷分子结构 示意图,科学实验证明：甲烷分子呈正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，四个氢原子位于正四面体的顶点上。,(二)甲烷的物理性质：,通常情况下，甲烷是一种无色无味的气体；,密度是0.717g/L（标准状况），比空气轻；,甲烷极难溶于水。,甲烷在自然界中的存在：池沼的底部(沼气)，油田气和煤矿坑道(坑气、瓦斯)，天然气(一般含CH4 8097)。,(三)甲烷的化学性质：,甲烷的氧化反应：,甲烷是一种很好的燃料，在空气中 容易燃烧生成二氧化碳和水，同时放出 大量的热。,三、天然气的分类,1

5、.油田伴生气、气田气、凝析气田气 根据矿场特点来区分。 油田伴生气与原油共生，开采原油时伴生气与原油同时被采出。 气田气从气井中开发出来，主要成分甲烷，少量乙烷、丙烷、丁烷及非烃气体。 凝析气田气凝析气田开采出来，成分除了甲烷、乙烷，还有一定数量的丙烷、丁烷、戊烷及戊烷以上的烃类。,2.干气和湿气 根据天然气中烃类含量多少来区分。 干气（贫气）甲烷含量高于90%，天然汽油（戊烷以上组分）含量低于10mL/m3的天然气。 湿气（富气）甲烷含量低于90%，天然汽油（戊烷以上组分）含量高于10mL/m3的天然气。,3.酸性天然气和洁气 根据天然气中含硫量的多少区分 酸性天然气天然气中含硫化氢和二氧化

6、碳气体超过20mg/m3，需进行净化处理才能达到管输标准。 洁气硫化氢和二氧化碳气体含量甚微，不需净化的天然气。,四、天然气的主要物理化学性质,1.天然气的相对分子质量 天然气的视相对分子质量,M天然气的视相对分子质量； yi天然气中组分i的摩尔分数； Mi天然气中组分i的相对分子质量。,2.密度单位体积物质的质量。 g密度，kg/m3； m 质量，kg； V体积，m3。 气体的密度与压力、温度有关，在低温高压下与压缩因子Z有关。,天然气的视密度 天然气的视密度，kg/m3； yi天然气中组分i的摩尔分数； i天然气中组分i在标准状态下的密度,3.相对密度 相同压力、温度下天然气的密度与干燥空

7、气密度的比值。 S=/空 S天然气相对密度； 天然气视密度，kg/m3 ； 空 标准状态下空气密度，1.293 kg/m3。,4.粘度 粘度气体分子之间存在摩擦力。 气体内部： 相对运动内摩擦力内部阻力 粘度越大内部阻力越大流动困难 粘度就是气体流动的难易程度。,快层,慢层,流向,内摩擦力,粘度使天然气在地层、井筒和地面管道中流动时产生阻力，压力降低。 天然气的粘度与其组分的相对分子质量、组成、温度及压力有关。 低压条件：压力变化对粘度影响不明显；温度升高，粘度增大；相对分子质量增大，粘度减小。 高压条件：压力增大，粘度增加；温度增高，粘度减小；相对分子质量增大，粘度减小。,5.临界温度和临界

8、压力 临界温度每种气体要变成液体，都有一个特定的温度。高于该温度时，无论加多大的压力，气体也不能变成液体。 临界压力当温度为临界温度时，使气体压缩成液体所需的压力。 视临界温度（Tc）天然气各组分的临界温度的加权平均值。 视临界压力（pc）天然气各组分的临界压力的加权平均值。,气体的临界温度越高，越易液化。 天然气的主要成分甲烷的临界温度很低，为190.58K，故较难液化；而液化石油气的主要成分是丙烷（369.82K）、丁烷（425.18K），其临界温度较高，故较易液化。,6.天然气的热值 天然气是一种重要的燃料，其热值就是一项重要的经济指标。 热值定义：单位数量的天然气完全燃烧所释放的热量。

9、 汽化热：天然气燃烧时生成水，并被汽化，由液态变成气态时，所吸收的热量。 高热值（全热值）：将汽化热计算在内的热值。 低热值（净热值）：不计算汽化热的热值。,7.天然气的含水量 1） 天然气的含水量 指天然气中水蒸气的含量。 与温度、压力、气体组成有关。 （1）天然气的湿度 天然气含水量（ 绝对湿度）e每立方米天然气中所含水蒸气的克数，kg/m3。,天然气的饱和含水量es一定压力、温度下，每立方米天然气中含有最大水蒸气克数。 相对湿度一定的压力和温度下，天然气的含水量（绝对湿度）与饱和含水量的比值。 =e/ es,天然气的水露点一定压力条件下，天然气为水蒸气所饱和时的温度。 天然气中含有一定量

10、的水蒸气，当温度下降或压力升高到一定数值时，天然气中水蒸气开始凝析出来，此时该天然气为水蒸气所饱和。 另一说法：一定压力下，天然气中刚有一滴露珠出现时的温度。,天然气的饱和含水量,压力相同时，温度越高，含水量越高。 温度相同时，压力越高，含水量越低。 天然气中重烃、杂质含量以及地层水的含盐量会影响天然气的饱和含水量。,8.天然气的爆炸限 天然气爆炸在一瞬间产生高温、高压的燃烧过程。 天然气与空气以一定比例组成的混合气体，在封闭的系统中，遇明火就发生爆炸。 可能发生爆炸的最低浓度爆炸低限,可能发生爆炸的最高浓度爆炸高限 低限和高限之间的浓度范围爆炸界限 爆炸限与混合气体的压力及温度有关：,五、天

11、然气的质量技术要求,高位发热量一定体积或质量的天然气所发出的热能，含汽化热。 总硫含量 硫化氢含量 二氧化碳含量 水露点天然气为水蒸气所饱和时的温度。,六、天然气加工的主要产品,天然气加工的主要产品主要有：液化天然气、天然气凝液、液化石油气、天然汽油、压缩天然气等。,1、液化天然气,液化天然气（LNG，liquefied Natural Gas)是由天然气液化制取的，以甲烷为主的液烃混合物。 液化天然气的体积为其气体体积（101.325kPa,20)的1/625,有利于输送和储存。 天然气液化几乎是跨越海洋运输天然气的主要方法。,2、天然气凝液,天然气凝液（NGL,Natural Gas Liquids)是指从天然气中回收到的液烃混合物，包括乙烷、丙烷、丁烷及戊烷以上烃类等。 天然气凝液可进一步分离出乙烷、丙烷、丁烷和天然汽油等。,3、液化石油气,液化石油气（Liquefied Petroleum Gas,简称LPG）是以C3、C4为主的烃类混合物。常温常压下是气体，在常温或低温下施加至一定压力时，转变为液态，卸压后又能变成气体。,丁烷,丙烷,液化石油气的来源主要有两种： 从天然气或油田伴生气中回