第二次课 第一章油气水性质.ppt

1、,背斜圈闭,第一章 石油、天然气、油田水 的化学组成和物理性质,第一章 石油、天然气、油田水 的化学组成和物理性质 一、石油（oil） （一）概念 1、可燃有机矿产：,由古代的动物、植物遗体演变而来，属有机成因， 又具有燃烧能力，总称为可燃有机矿产包括：石油、 天然气、固体沥青、煤类、油页岩、一部分硫等。,储层,2、石油：石油又称原油，是以液态形式存在于地下 岩石孔隙、裂缝中的可燃有机矿产。,盆参2井, 4440.31m,J1s,粗中砂岩,粒间孔发育,:15.82%（50）,塔河油田油气藏分布特征,奥陶系岩溶逢洞型油气藏,2、石油：石油又称原油，是以液态形式存在于地下 岩石孔隙、裂缝中的可燃有

2、机矿产。,（二）石油的组成 1、元素组成 ：C、H、 S 、O、N （1）C：84%-87%；H：11%-14%，两元素在石油中一般占9799%；其它元素含量14。,（2）硫、氮、氧 （3）几十种微量元素 ：铁（Fe）、钙（Ca）、镁（Mg）,地球中元素组成，92%: FeOSiMg,地壳中元素组成，98%: OSiAlFeCa NaKMgTiH,（二）石油的组成 2、石油的馏分 石油的化合物具有不同沸点的特性，加热蒸馏，将原油切割成不同范围（即馏程）的若干部分，每一部分就是一个馏分。,石油的馏分组成（石油炼制，据潘钟祥等，1986）,3、石油化学组分 利用石油中化合物的不同组份对有机溶剂和吸

3、附剂具有选择性溶解和吸附的特性，将石油分离成若干部分，每一部分就是一个组份。,常用的有机溶剂： (1)石油醚(petroleun ether :戊烷、己烷 )， (2)苯、洒精苯， (3)氯仿（ Chloroform/Trichloromethane:三氯甲烷 ）,原油,沥青质,胶质,油质,石油醚,沉 淀 物,可 溶 物,硅 胶,吸附,（1）油质 溶于石油醚而不被硅胶吸附。,（2）胶质 溶于石油醚而可被硅胶吸附。,（3）沥青质 不溶于石油醚。,沥青质,胶质,油质,饱和烃,芳烃,正构烷烃,异构环烷烃,单环,多环,稠环,O、S、N 芳香烃结构 化合物,（1）油质 溶于石油醚而不被硅胶吸附。油质基本

4、由 烃类组成，主要是饱和烃和一部分低分子芳 香烃，浅色，是一般石油的主要组份。,烷烃 又名脂肪族烃，通式为CnH2n+2，属饱和烃。 在常温常压下, C1C4的烷烃呈气态； C5C16的直链烷烃呈液态； C17以上的高分子烷烃皆呈固态。 正构烷烃或正烷烃；C-C-C-C 异构烷烃或异烷烃。 C-C-C-C,C,环烷烃（Cycloalkanes）,含有碳环结构的饱和烃,组成环的碳原子数：,三员环、四员环、五员环、六员环,碳环的数目：,单环烷烃、双环烷烃、三环烷烃 多环烷烃,芳香烃（Aromatics）,含有苯环的碳氢化合物,单环芳香烃：,多环芳香烃：,稠环芳香烃：,分子中含有一个苯环,分子中含有

5、两个或两个以上的独立苯环,分子中含有两个或两个以上的相连的苯环,沥青质,胶质,油质,饱和烃,芳烃,正构烷烃,异构环烷烃,单环,多环,稠环,O、S、N 芳香烃结构 化合物,（2）胶质 溶于石油醚而可被硅胶吸附。胶质为粘稠状的液体或半固体，颜色为浅黄、红褐到黑色。含有杂原子（O、S、N）的芳香烃结构的非烃化合物。轻质石油中胶质5%，重质石油中胶质可达20%以上。,胶质组成,（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,硫醇类（-SH）,硫醚类（-S-）,噻吩类,（2）含氮化合物（nitrogen compounds）,非碱

6、性含氮化合物：咔唑、卟啉等,碱性含氮化合物：吡啶、喹啉、异喹啉等,卟啉可以用于说明石油的有机成因,（3）含氧化合物（oxygen compounds）,酸性氧化物：环烷酸、脂肪酸（R-COOH）,中性氧化合物：酚、醛（R-CO-H）和酮（R-CO-R）,（3）沥青质 不溶于石油醚。为黑色固体粉末。为含杂原子的高分子化合物，分子量37 0001 000 000，是稠环芳香烃和烷基侧链组成的复杂结构。重质石油中沥青质含量高。,沥青质,胶质,油质,饱和烃,芳烃,正构烷烃,异构环烷烃,单环,多环,稠环,O、S、N 芳香烃结构 化合物,生物标志化合物 (Biomarker) 生物标志化合物是指沉积物和石

7、油中来自生物体的原始生化组成，其碳骨架在各种地质作用过程中被保存下来的有机化合物。这类化合物也被称为“分子化石”（molecular fossil）。,在石油中钒、镍等重金属都与卟啉分子中的氮呈络合状态存在，形成钒卟啉和镍卟啉有机金属化合物，其基本结构与叶绿素结构极为相似。,A.金属卟啉化合物:石油有机成因的第一个证据,叶绿素,B.异戊间二烯型烷烃： 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(姥鲛烷) 石油

8、中的类异戊间二烯型烷烃，一 般认为是由叶绿素的侧链即植醇演化而来。,叶绿素,C.环烷烃 四-五环的环烷烃结构与生物体中的 四环甾族化合物和五环三萜烯类化合物有明显的相似性，并具有旋光性，是石油有机成因的主要证据之一。,甾烷,（三）石油的物理性质,1.颜色（colour）,黑色、,2.密度（density）,相对密度:20的石油与4同体积水的重量比值,轻质油：d0.87,中等石油（正常石油）：d0.87-0.93,重质石油（重油）：0.93,(0.75-1.00),深綠色、,黄褐色、,淡黄色、,无色,绝对密度,2.密度（density）,美国：,欧洲：,3粘度（viscosity）,反映石油流体

9、内摩擦力的参数，动力粘度,单位：PaS或mPa.S（1mPa.s=1厘泊）,正常原油的粘度：50mPa.s,重质油的粘度：50-10000 mPa.s（稠油）,沥青粘度：10000 mPa.s,浅层生物降解与氧化原油变稠,稠油,4荧光性（fluorescence）,在紫外光照射下发光的性质,荧光由多环芳香烃和非烃所发，饱和烃不发光,当偏光通过石油时，使偏光面发生旋转的性质。 石油中常有胆甾醇和植物性甾醇的不对称的碳 原子结构分子石油有机成因的证据。,5旋光性（rotary polarization）,6石油的溶解性（solubility）,石油难溶于水，易溶于有机溶剂。,常用的有机溶剂： (1

10、)石油醚(petroleun ether :戊烷、己烷 )， (2)苯、洒精苯， (3)氯仿（ Chloroform/Trichloromethane:三氯甲烷 ）,二、天然气（Natural gas）,1、天然气的概念,广义的天然气是指一切自然界天然生成的气体。狭义的天然气与油田或气田有关的可燃气体，其成分以烃类为主。,烃类气体,氮气,CO2等,(1)烃类气体（hydrocarbons）,甲烷（CH4）,重烃气（C2-C4）,湿气：重烃气5%,干气：重烃气5%,(2)非烃气体（nonhydrocarbons）,N2：0.4%-12.5%,CO2：4%-5%,H2S：不含或极微量,惰性气体,2

11、、天然气的成分,3、天然气的性质,1.相对密度,标准状况下，单位体积天然气与同体积空气质量之比,2粘度,0时：0.31 10-3mPa.s: 20时:12 10-3mPa.s,与成分、压力、温度有关,三、油田水 1、概念 广义的油田水是指油气田内的地下水,包括油层水和非油层水。狭义的油田水是指油气田范围内直接与油气层连通的地下水,即油层水。,2、油田水来源 (1) 沉积水：系沉积物堆积过程中保存在其中的水。 (2)渗入水：来源于大气降雨时渗入到地下空隙，渗透性岩层中的水。 (3)转化水：指在沉积成岩作用和烃类生成过程中,粘土转化脱出的层间水，有机质向烃类转化分解出的水。 (4)深成水：指岩浆游离出来的初生水(原生水)和变质作用过程的变质水。,3、油田水的化学组成 （1）无机组成 油田