油氣基本特征

油氣基本特征第1頁/共100頁1.石油、天然氣及油田水的基本特征

1.4油田水

1.3天然氣1.1石油瀝青類

內(nèi)容提要1.5重油、瀝青砂和固體瀝青1.2石油1.6油氣中的碳氫等同位素第2頁/共100頁1.1石油瀝青類概述一、石油瀝青類與可燃有機礦產(chǎn)天然氣、石油及固態(tài)衍生物的統(tǒng)稱。煤、石油瀝青類、油頁巖、一部分硫，統(tǒng)稱為可燃有機礦產(chǎn)或可燃有機巖。第3頁/共100頁巖石圈巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖粘土巖碎屑巖化學巖和生物-化學巖可燃有機巖非可燃有機巖可燃有機巖在巖石圈中的地位第4頁/共100頁根據(jù)相態(tài)，可以將可燃有機礦產(chǎn)分為：

氣態(tài)可燃礦產(chǎn)：氣田氣，油田伴生氣，煤田氣，泥火山氣，沼氣

液態(tài)可燃礦產(chǎn)：主要為石油

固態(tài)可燃礦產(chǎn)：

瀝青，地蠟，煤，油頁巖，硫磺二、可燃有機礦產(chǎn)分類第5頁/共100頁三、可燃有機礦產(chǎn)的元素組成主要為C、H，以及少量的S、O、N等?？扇加袡C礦產(chǎn)C，%H，%O，%C/H無煙煤90-982-42-4~45煙煤74-922.5-55-816-20褐煤60-775-615-3013-16泥炭55-605-625-3012-15石油80-8810-14~15.9-8.5瀝青78-898-127-86-10琥珀85-8610-123-57.3-8.2腐泥巖44-615-820-257-9煤類中C、O含量、C/H大于石油；H含量小于石油。C的熱值為34MJ/kg，H為142.2MJ/kg，即一個單位的氫釋放的熱量為碳的四倍，氧可降低熱值。因此，石油熱值高于煤類可燃有機礦產(chǎn)的主要元素含量第6頁/共100頁1.2石油一、石油的化學組成二、石油的物理性質(zhì)第7頁/共100頁石油（Petroleum）是指從地下深處開采出來的多組分混合物，其主要組成是烴類（烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴），其次是數(shù)量不多但很有意義的非烴組分（含氧化合物、含氮化合物、含硫化合物、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)）。根據(jù)石油在地下存在的相態(tài)，可以把石油分為：天然氣（gas）：在標準的溫度和壓力條件下（760mmHg，15.6℃）不凝結，以氣態(tài)的形式存在；凝析油（condensate）：在地層條件即地下一定溫度和壓力條件下呈氣態(tài)，在地面常溫、常壓條件下反凝析呈液態(tài)；原油（crudeoil）：在地層條件和地面條件下均呈液態(tài)存在。一般來講，石油都有相似性，但石油的化學組成是不固定的，不同地區(qū)、不同層位的石油在物理、化學性質(zhì)上又存在較大的差異，主要受有機母質(zhì)類型、熱演化程度和油氣成藏后的次生變化作用的影響。

什么是石油？第8頁/共100頁一、石油的化學組成

（一）元素組成

1.主要元素：碳、氫、氧、硫、氮1.碳、氫：占絕對優(yōu)勢，總量達95－99%，主要以烴類形式存在，是組成石油的主體。2.氧、硫、氮：主要以化合物形式存在；與微量元素的總含量一般1～4％。個別情況，由于硫分的增多，比例可達3-7%。第9頁/共100頁石油中含氮量一般小于0.2％，少數(shù)樣品達0.5％以上，通常以0.25％作為貧氮和高氮原油的界線。石油中氧的含量分布在0.1～4.5％，均是以結合氧的形式存在。第10頁/共100頁不同時代和成因的9347個石油樣品中含硫量的分布

（據(jù)Tissot＆

Welte，1978；轉(zhuǎn)自陳榮書，1994）

第11頁/共100頁國內(nèi)外部分油田石油的元素組成

第12頁/共100頁2.微量元素——50多種其中，釩（V）和鎳（Ni）兩元素分布普遍并具成因意義。釩、鎳含量低且V/Ni<1：陸相成因的原油釩和鎳含量較高且V/Ni>1：海相成因的原油第13頁/共100頁（二）石油的化合物組成

第14頁/共100頁（1）烷烴（Paraffinalkane，石蠟烴，脂肪族烴）1.烴類化合物

即飽和烴（saturatedgroup)，是只有碳碳單鍵的鏈烴，是最簡單的一類有機化合物。烷烴分子中，氫原子的數(shù)目達到最大值，它的通式為CnH2n+2。其中，無支鏈者，稱之為正（構）烷烴；有支鏈者，稱之為異（構）烷烴。第15頁/共100頁IsopentaneIsobutane(C4H10)(C5H12)Pentane(C5H12)Propane(C3H8)Heptane(C7H16)正（構）烷烴異（構）烷烴第16頁/共100頁正構烷烴的物理常數(shù)常溫常壓下：

C1~4(甲烷-丁烷)——氣態(tài)；C5~16（戊烷-16烷）——液態(tài)（直鏈）；≥C17——固態(tài)

第17頁/共100頁正烷烴分布曲線在石油中，不同C原子數(shù)正烷烴相對含量呈現(xiàn)一條連續(xù)的分布曲線，稱之為正烷烴分布曲線。由于石油中正烷烴低分子比高分子多，因此在C15以內(nèi)有一個極大值第18頁/共100頁第19頁/共100頁正烷烴分布特征：第20頁/共100頁異戊間二烯型烷烴：石油中帶支鏈的異構烷烴以≤C10為主，C11~25較少，且以類異戊間二烯型烷烴最重要。它主要存在于低-中等沸點的餾分之中，可能是天然色素和萜烯類衍生的產(chǎn)物。

其特點是在直鏈上每四個碳原子有一個甲基支鏈，可能是天然色素或萜烯類衍生的產(chǎn)物。由于同源的石油，所含異戊間二烯烴的類型和含量非常相似，因此，常將其作為油源對比的標志或“指紋”。常見類異戊二烯型烷烴結構示意圖第21頁/共100頁不同沉積相Pr（姥鮫烷）/Ph（植烷）的變化情況表第22頁/共100頁沉積物中姥鮫烷和植烷來源于葉綠素的植醇側鏈，在含氧條件下植醇先形成植烷酸，接著脫官能團（脫羧基）形成姥鮫烷；在還原條件下，植醇保存iC20骨架，加氫形成植烷。第23頁/共100頁（2）環(huán)烷烴（Cycloalkane；Naphthene）

性質(zhì)與烷烴類似，但在分子中含有碳環(huán)結構的飽和烴。由圍成環(huán)的多個次甲基組成。組成環(huán)的碳原子數(shù)可以是3、4、……，相應地稱為三員環(huán)、四員環(huán)，……。按分子中所含碳環(huán)數(shù)目，可以分為單環(huán)烷烴（CnH2n）、雙環(huán)烷烴（CnH2n-2）、三環(huán)烷烴（CnH2n-4）和多環(huán)烷烴。

其中，石油中的環(huán)烷烴多為五員環(huán)和六員環(huán)。五員環(huán)：六員環(huán)：第24頁/共100頁環(huán)烷烴的物理常數(shù)（據(jù)張厚福等，1999）

名

稱

結

構

式

比

重(20℃)

熔

點(℃)

沸

點(℃)

環(huán)

丙

烷

0.720(-79℃)

-127.6

-32.9

環(huán)

丁

烷

0.703(0℃)

-80

12

環(huán)

戊

烷

0.745

-93

49.3

甲基環(huán)戊烷

CH30.779

-142.4

72

環(huán)

已

烷

0.779

6.5

80.8

甲基環(huán)已烷

CH3

0.769

-126.5

100.8

環(huán)

庚

烷

0.810

-12

118

環(huán)

辛

烷

0.836

11.5

148

第25頁/共100頁（3）芳香烴芳烴的基本結構單環(huán)芳香烴：分子中含有一個苯環(huán)的芳香烴。多環(huán)芳香烴：分子中含有≧2個獨立苯環(huán)的芳香烴。稠環(huán)芳香烴：分子中含有≧2個苯環(huán)，彼此之間通過共用兩個相鄰碳原子稠和而成的芳香烴。第26頁/共100頁v石油低沸點餾分中，芳烴少，主要單環(huán)芳烴v多環(huán)、稠環(huán)芳烴主要出現(xiàn)于高沸點重餾分中v隨石油成熟度增加，芳烴系列向低環(huán)方向演化石油中的芳香烴分布規(guī)律：第27頁/共100頁2.非烴化合物含氮化合物中的卟啉類卟啉類與生物色素有親緣關系，被作為石油有機成因重要證據(jù)。高溫（>250℃）或氧化條件下，卟啉即被破壞、分解。因此，一般石油中存在卟啉,說明石油形成和經(jīng)受的溫度都不高于250℃，所以地層越老卟啉越少石油中的非烴化合物主要是含硫、氮、氧化合物，重餾分中居多?？偤坎欢啵N類不少第28頁/共100頁卟啉和釩卟啉的結構式

吡咯環(huán)，共四個吡咯環(huán)，共四個，且釩與氮呈絡合狀態(tài)第29頁/共100頁二、石油的物理性質(zhì)

1.顏色

變化范圍很大，無色→淡黃色→黑色或黑綠色

大多數(shù)石油—黑色、黑綠色；

少數(shù)淡黃色、無色、黃褐、深褐。

無色石油在加利福尼亞、巴庫、伊朗、羅馬尼亞、蘇門答臘島。其形成可能同運移過程中，帶色的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)被巖石吸附有關。深色石油分布于各大油氣盆地。

芳烴＋非烴含量高，顏色深；反之，顏色淺。第30頁/共100頁2．密度、比重和相對密度

（1）石油的密度

單位體積石油的質(zhì)量（2）石油的比重

單位體積石油的重量第31頁/共100頁（3）石油的相對密度

石油的相對密度一般變化比較大，20oC時，介于0.75~1之間。但也有之外的石油，如伊朗石油1.016，加利福尼亞石油1.01，原蘇聯(lián)蘇拉漢石油僅為0.71.①d420：1atm、20oC時，單位體積原油與4oC單位體積純水的重量比。API度和波美度（西歐）越大，油質(zhì)越輕。（60°F＝15.55℃）5.1315.141604-FdkAPI度＝5.1315.141604-FdkAPI度＝F=(C×9/5)+32第32頁/共100頁比重與API度、波美度的換算表（據(jù)張厚福等，1999）

15.5℃時比重

波美度

API度

15.5℃時比重

波美度

API度

1.0000

10.0

10.0

0.8485

35.0

35.3

0.9655

15.0

15.1

0.8325

40.0

40.3

0.9333

20.0

20.1

0.8000

45.0

45.4

0.9032

25.0

25.2

0.7778

50.0

50.4

0.8750

30.0

30.2

第33頁/共100頁石油密度與含氫量的關系圖

（據(jù)潘鐘祥，1987）

石油相對密度d420的影響因素

一般淡色石油密度小，深色石油密度大

膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高，密度則大；

高分子量含量大，密度大。

地下原油密度還跟所處的溫度和壓力及溶解氣量有關。

第34頁/共100頁3.體積不同密度石油的膨脹系數(shù)（據(jù)潘鐘祥，1987）

v膨脹系數(shù):溫度每升高1°F，單位體積石油增加的體積量稱膨脹系數(shù)?！S石油密度降低而增大第35頁/共100頁4.粘度μ：

將流動著的液體看作許多相互平行移動的液層,各層速度不同,形成速度梯度(dv/dx),這是流動的基本特征粘度：指流體質(zhì)點相對移動時所受到的內(nèi)部阻力。

石油粘度大，即不易流動。

具體含義:將兩塊面積為1m2的板浸于液體中,兩板距離為1米,若加1N的切應力,兩板之間的相對速率為1m/s,則此液體的粘度為1Pa·s。粘度的表達：動力粘度運動粘度相對粘度第36頁/共100頁動力粘度：

又稱絕對粘度,它直接表示流體的粘性即內(nèi)摩擦力的大小。是當速度梯度dv/dy=1時,單位面積上的內(nèi)摩擦力的大小。運動粘度：絕對粘度μ與密度ρ的比值，即：ν=μ/ρ

相對粘度：

又稱條件粘度，采用特定的粘度計在規(guī)定的條件下測出來的液體粘度.恩氏粘度：某濃度下，在恩氏粘度計中流出200ml液體所需時間與20℃流出同體積蒸餾水所需時間之比。

第37頁/共100頁

影響石油粘度的主要因素：溫度越高，石油粘度降低；壓力越大，粘度增加。

因此，石油在地下深處比地面粘度小，易于流動石油的化學成分中，環(huán)烷烴和芳香烴含量越高、高分子碳氫化合物越多，粘度越大；原油中溶解氣量越高，粘度越小。

粘度大的石油往往呈暗色，密度也較大，因此，輕質(zhì)石油比重質(zhì)石油的粘度低。第38頁/共100頁5.石油的溶解性：Solubleness①難溶于水25℃時烴類在淡水中的溶解度（PPm）

第39頁/共100頁總體上，石油在水中的溶解度很小，變化規(guī)律為：碳原子相同的分子中，烷烴溶解度最小，芳香烴最大，環(huán)烷烴居中

除甲烷外，各族烴類在水中的溶解度均隨分子量的增加溶解度減小溫度增加，溶解度減小

水中無機物含量和含鹽量增加，烴類氣體的溶解度會下降；若水中有皂膠粒存在，烴類的溶解度會相應增加②選擇性溶解于有機溶劑不同化合物選擇性溶解于氯仿、四氯化苯、苯、石油醚等第40頁/共100頁6.石油的熒光性:Fluorescenceofpetroleum

石油在紫外光的照射下，由于不飽和烴及其衍生物的存在而產(chǎn)生熒光的特性，稱為石油的熒光性。

主要原因在于不飽和烴及其衍生物能吸收紫外光中波長較短、能量較高的光子，釋放波長較長、能量較低的光子，從而產(chǎn)生熒光。石油的熒光性現(xiàn)象非常靈敏，只要溶劑中含有十萬分之一的石油或瀝青物質(zhì)就可發(fā)光。在油氣田勘探中，熒光分析可鑒定巖樣中是否含油，并大致確定組分。第41頁/共100頁石油的熒光性的影響因素：取決于其化學結構：多環(huán)芳香烴和非烴引起發(fā)光，而飽和烴完全不發(fā)光；

輕質(zhì)油的熒光為淡藍色，含膠質(zhì)較多的石油呈綠、黃色，含瀝青質(zhì)多的或瀝青質(zhì)則為褐色熒光。因此，石油的熒光色隨石油或瀝青質(zhì)的性質(zhì)而變，不受溶劑性質(zhì)的影響。而發(fā)光強度，則與石油和瀝青質(zhì)的濃度有關。

第42頁/共100頁7.石油的旋光性

源于生物體的某些有機化合物分子結構如膽甾醇、植物性甾醇等具有不對稱的碳原子。膽甾醇存在于動物的膽汁、魚肝油和蛋黃中,而植物性甾醇存在于植物油和脂肪中。因此，石油的旋光性是石油有機成因的一個有力的佐證。

v石油具有旋光性的原因：當偏振光通過石油時，石油能使其振動面旋轉(zhuǎn)一個角度，石油的這種特性稱旋光性。第43頁/共100頁一、天然氣的化學組分

二、天然氣的產(chǎn)出狀態(tài)

三、天然氣的物理性質(zhì)

1.3天然氣第44頁/共100頁第45頁/共100頁第46頁/共100頁一、天然氣的化學組分烴氣：CH4>95%，C2＋＜5%，貧氣（干氣）；CH4＜95%，C2＋＞5%，富氣（濕氣）C1－4為主，CH4最多。非烴氣：總量不多，但種類不少。N2、CO2、CO、H2S、H2、微量惰性氣體第47頁/共100頁國內(nèi)外某些油（氣）田氣的化學成分（百分含量）（據(jù)張厚福等，1999）

第48頁/共100頁二、天然氣的產(chǎn)出狀態(tài)

1）根據(jù)氣體在地下存在的狀態(tài)聚集型：

指呈游離狀態(tài)的、聚集成藏的天然氣。包括氣藏氣、氣頂氣、凝析氣等分散型：在地下呈分散狀態(tài)的天然氣。包括溶解氣（油溶氣和水溶氣）、煤層氣（吸附氣）和固態(tài)氣水合物。2）根據(jù)天然氣與油藏分布的關系伴生氣：凡是在油田范圍內(nèi)，與油藏分布有密切關系的天然氣。非伴生氣：與油藏無明顯關系的氣藏氣。

第49頁/共100頁氣藏氣：基本上不與石油伴生，單獨聚集成存氣藏的。甲烷成分常占95%以上，重烴氣含量極少，不超過1-4%，屬于干氣。也有部分以氮氣、二氧化碳或硫化氫為主，烴類含量極少。成因：

生物成因：如前蘇聯(lián)的西西伯利亞德烏連戈達特大氣田，屬于白堊系生物化學氣，甲烷含量97-99%，甲烷同位素含量介于-62~-58‰；四川相國寺氣田石炭系所產(chǎn)的氣體，甲烷含量97.3%，重烴含量<1%，甲烷同位素含量介于-33.35‰，屬于熱裂解氣。

非生物氣成因：歐洲東部的潘農(nóng)盆地，產(chǎn)氣層直接覆于結晶基巖之上，二氧化碳含量極高，可達95%，甲烷4.5%。第50頁/共100頁世界氣藏氣分布圖出現(xiàn)頻率：1->50%，2-10%~50%，3-1%~10%，4-0.1%~1%，5-<0.1%

4氧化物氣體濃度,%第51頁/共100頁氣頂氣：與石油共存于油氣藏中成游離氣頂狀態(tài)的氣體

天然氣比石油輕，所以常位于石油的上部，稱為氣頂。

氣頂氣成因和分布與石油關系密切，重烴含量可達百分之幾或幾十，僅次于甲烷，屬于濕氣。隨著地層壓力的增加，氣頂氣可溶于石油；壓力降低，會析出。

油氣藏中氣頂體積的大小與其化學成分及地層壓力有關：大慶垣薩爾圖油田下白堊背斜油藏大，含油豐度高，氣頂明顯，氣油界面標高-920~-950m，原油相對密度低（0.8227~0.8550），粘度小；氣頂氣中重烴含量可達13%；大港油田被斷層分割為若干逆牽引背斜和斷塊，油、氣、水分異明顯，常見氣頂，重烴含量可高達23%。第52頁/共100頁溶解氣：溶于地下水的水內(nèi)溶解氣和溶于石油的油內(nèi)溶解氣。

水溶氣包括低壓和高壓水溶氣，其中，低壓水溶氣含氣量一般為數(shù)十或5000cm3/L，少數(shù)超過此限，可供綜合利用；高壓水溶氣常出現(xiàn)在異常高壓帶以下的高壓地熱水中，含氣量豐富，可與地熱資源綜合利用。

穩(wěn)定的地臺含油氣盆地，水溶氣主要成分為甲烷、氮氣，重烴氣和二氧化碳一般小于10-20%；

油內(nèi)溶解氣常見于飽和或過飽和油藏中。重烴含量高，可達40%。第53頁/共100頁凝析氣：

當?shù)叵聹囟?、壓力超過臨界條件時，液態(tài)烴逆蒸發(fā)而形成的氣體，稱為凝析氣。(p220，見下頁圖)

氣體采至地面過程中，隨著溫度、壓力下降，這部分氣可逆凝結成輕質(zhì)油，稱凝析油。

凝析油占到一定比例（例我國:>30g/m3）的氣藏，叫凝析氣藏。

凝析氣藏通常埋深較大，多分布于3000~4000m或更深處。如意大利的馬洛薩凝析氣藏，深5600，壓力106.4MPa，溫度153oC。第54頁/共100頁71.171.1℃的℃的PP--VV曲線：曲線：（1）隨P↑，V丙烷↓；（2）過A點后，V丙烷繼續(xù)↓，但P保持不變；（3）過B點后，即使加極大壓力，V也不變。87.887.8℃℃的的PP--VV曲線：曲線：隨T↑，水平線段縮短（A’B’＜AB）。96.896.8℃的℃的PP--VV曲線曲線：水平線段縮成一點KK，在此溫度以上的曲線，水平線段完全消失。第55頁/共100頁三、天然氣的物理性質(zhì)1.天然氣密度和相對密度（1）天然氣的密度：單位體積氣體的質(zhì)量（2）天然氣的相對密度：

一般是指相同溫度、壓力下（1×105Pa，15.5oC;1×105Pa，20oC），天然氣密度與空氣密度的比值。隨重烴及CO2、H2S含量的增加，天然氣相對密度增大。多在0.56-0.90之間。第56頁/共100頁2.天然氣粘度其大小與壓力、溫度和氣體成分等有關：v隨非烴氣含量增加，天然氣粘度增大。

指氣體內(nèi)部相對運動時，氣體分子內(nèi)摩擦力所產(chǎn)生的阻力，是研究天然氣運移、開采和集輸時的一項重要參數(shù)。天然氣的粘度很小，比油和水的粘度低得多，在標準狀態(tài)下僅為0.001~0.09mPa·S。

天然氣粘度一般隨分子量增加而減小，隨溫度、壓力增高而增大。v第57頁/共100頁3.蒸氣壓力

某一溫度下，將氣體液化時所需施加的最低壓力，稱為該氣體的飽和蒸氣壓力。天然氣蒸氣壓力的影響因素：隨溫度升高，蒸氣壓力增大；同溫度條件下，分子量越小，其蒸氣壓力越大。這也是天然氣中甲烷等輕質(zhì)碳氫化合物含量較多的原因

思考：

天然氣的組成、密度隨油田開發(fā)過程的變化？第58頁/共100頁常見天然氣組成的基本物理常數(shù)（據(jù)陳榮書，1994；有改動）

第59頁/共100頁4.溶解性---溶于石油和水的能力A、在相同條件下，天然氣在石油中的溶解度遠遠大于在水中的溶解度。B、當天然氣中重烴增多，或者石油中的輕餾分較多，都可增加天然氣在石油中的溶解度。C、在石油中溶有天然氣時，可以降低石油的比重、粘度及表面張力。D、天然氣在水中的溶解系數(shù)很大程度上取決于氣體組分、溫度、壓力及含鹽量。第60頁/共100頁第61頁/共100頁第62頁/共100頁

一、地下水的賦存狀態(tài)二、油田水的來源三、油田水的礦化度四、油田水的化學組成五、油田水的類型1.4油田水第63頁/共100頁廣義上：指油氣田區(qū)域內(nèi)的地層水。（油層水、非油層水）狹義上：指油氣田區(qū)域內(nèi)直接與油層連通的的油層水。油層水：帶色、混濁、比重>1，有H2S味或者汽油味，導電。含MgSO4時有苦味。油田水的概念：第64頁/共100頁一、地下水的賦存狀態(tài)地殼巖石中的水巖石空隙中的水沸石水：以水分子形式存在于礦物晶胞之間，數(shù)量可多可少,無定量，即其含量多少不影響晶胞的結晶格架，析出時也不致使礦物的種類發(fā)生變化.結晶水：以水分子形式存在于礦物結晶格架的固定位置上，具有一定數(shù)量。析出時，原來的結晶格架就被破壞,使原有的礦物變成另一種新礦物.

結構水：以OH-或H+離子的形式存在于礦物結晶格架中的固定位置上。結合水（礦物表面結合水）氣態(tài)水液態(tài)水固態(tài)水毛細水重力水（自由水）強結合水（吸著水）弱結合水（薄膜水）地殼巖石中的水巖石骨架中的水第65頁/共100頁深成水：來自地幔及地殼深處高溫、高礦化度、飽含氣體的地下水。

滲入水：大氣降水、地表水沿儲集層露頭或斷層、裂隙滲入到儲集層中的水

沉積水：或稱殘余水。沉積物沉積時充填在顆粒間的孔隙水，沉積物深埋成巖后，被保存在在地層中的那部分水。二、油田水的來源

目前尚未有統(tǒng)一的認識，一般認為有以下三種來源：第66頁/共100頁三、油田水礦化度——單位體積水中所含溶解狀態(tài)的固體物質(zhì)總量。即單位體積水中各種離子、元素及化合物總含量。用g/L、mg/L、ppm（百萬分之一）表示。第67頁/共100頁四、油田水的化學組成1.無機鹽類：陽離子：Na＋(K＋)、Ca2＋、Mg2＋陰離子：Cl-、HCO3-、SO42-、（含CO32－）2.有機組分：主要有烴類、有機酸、酚等。3.溶解氣：CO2、CO、N2、CH4、C2＋4.微量元素：Sr、Ba、Fe、Al等。第68頁/共100頁原蘇聯(lián)某些凝析氣田的產(chǎn)層和非產(chǎn)層水中的苯、酚含量對比—產(chǎn)層的苯、酚含量比非產(chǎn)層高。

油層水中苯系化合物一般可達0.01~1.58mg/L，最高可達5~6mg/L,且甲苯/苯>1；非油層水中苯系化合物低，甲苯/苯<1

油層水中酚類含量一般大于0.1mg/L，最高達10~15mg/L，且以鄰甲酚和甲酚為主；非油層水含量低，且以苯酚為主；—產(chǎn)層中常含有數(shù)量不等的環(huán)烷酸、脂肪酸和氨基酸等。

其中，環(huán)烷酸作為石油環(huán)烷烴的衍生物，常作為找油的重要水化標志。苯酚苯酚甲酚鄰甲酚第69頁/共100頁五、油田水的類型分類方案很多。1911年，帕拉梅爾第一個提出分類，多以Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、Mg2+、Ca2+含量及其組合關系作為分類基礎。蘇林的天然水成因分類表（P30）

油田水的水化學類型以氯化鈣型為主，碳酸氫鈉型次之，而硫酸鈉、氯化鎂型罕見水的類型成因系數(shù)Na+/C1-Na+-C1-/SO42-C1--Na+/Mg2+大陸水硫酸鈉型>1<1<0重碳酸鈉型>1>1<0海水氯化鎂型<1<0<1深層水氯化鈣型<1<0>1第70頁/共100頁水的類型成因系數(shù)Na+/C1-Na+-C1-/SO42-C1--Na+/Mg2+大陸水硫酸鈉型>1<1<0重碳酸鈉型>1>1<0海水氯化鎂型<1<0<1深層水氯化鈣型<1<0>1第71頁/共100頁

主要觀點：該分類認為，裸露的地質(zhì)構造中的地下水可能屬于硫酸鈉型，與地表大氣降水隔絕的封閉水則多屬于氯化鈣型，兩者之間的過渡帶為氯化鎂型；

在油氣田地層剖面的上部地層水以重碳酸鈉型為主；隨著埋藏加深，過渡為氯化鎂型；最后成為氯化鈣型。有時重碳酸鈉型直接被氯化鈣型所替代，缺少過渡型。結論：

油田水的水化學類型以氯化鈣型為主，重碳酸鈉型次之，硫酸鈉型和氯化鎂型較為罕見。

蘇林油田水的類型的主要觀點及存在問題：第72頁/共100頁1）把地下水的成因完全看成是地表水滲入形成的，沒有考慮其它成因水的加入，還有自然界經(jīng)常發(fā)生的水的混合作用以及由此而產(chǎn)生的水中成分的多種分異和組合；2）將本來具有成因聯(lián)系作為一個整體的大量無機組分，簡化成僅是天然水鹽類成分的分類，過于簡單；3）忽略了水中氣體成分及微量元素等一些具有標型性質(zhì)的組分，同時缺少作為區(qū)分油田水與非油田水的特征參數(shù)。

隨著研究的深入，較普遍的意見是把礦化度和陰離子組合作為油田水化學分類的基礎，再根據(jù)油田水的特征參數(shù)或標志，區(qū)分油田水和非油田水。但提出的分類方案大都過于復雜，應用不便，難于推廣，未被普遍接受。

存在問題：第73頁/共100頁蘇林油田水的四種類型的石油地質(zhì)意義：第74頁/共100頁第75頁/共100頁1.5重質(zhì)油、瀝青砂與固體瀝青

重質(zhì)油：用常規(guī)原油開采技術難于開采的具有較大的粘度和密度的原油。

石油烴類能源中的重要組成部分，蘊藏量高于常規(guī)原油數(shù)倍，分布于世界各地。

重質(zhì)油：原始油層溫度下，脫氣原油粘度為100~1000mPa·s，或在15.6℃及0.1Mpa下，密度為0.934～1g/cm3的原油。瀝青砂（超重油）：儲層條件下，粘度大于1000mPa·s，或

標準條件下，密度大于1g/cm3的原油。（一）重油和瀝青砂第二屆國際重質(zhì)油和瀝青砂會議(1982)，定義：第76頁/共100頁名稱俗稱粘度,mPa·s相對密度,輕質(zhì)原油普通原油<20<0.9中質(zhì)原油中等稠油20~1000.9~0.934重質(zhì)原油稠油100~100000.934~1.0瀝青砂>10000>1.0按粘度、相對密度對原油的分類標準第77頁/共100頁1．重油和瀝青砂的化學成分元素組成：與常規(guī)油相似，但氧、硫、氮等元素含量高，更富微量元素。海相中有含硫量高于化合物組成：烴類含量低（一般小于60%），非烴、瀝青質(zhì)含量高（10～30%）。陸相，含氮量低于陸相。第78頁/共100頁2．重油和瀝青砂的物理性質(zhì)含蠟量：指在常溫常壓下原油中所含石蠟和地蠟的百分比。石蠟：又稱晶形蠟，一種白色或淡黃色固體，由高級烷烴組成，碳原子數(shù)約為18~30的烴類混合物，主要組分為直鏈烷烴

(約為80％~95％)，另有少量帶支鏈的烷烴和帶長側鏈的單環(huán)環(huán)烷烴。熔點為37℃~76℃。

石蠟在地下以膠體狀溶于石油中，當壓力和溫度降低時，可從石油中析出。地蠟：白色至微黃色固體蠟狀物，無嗅無味。熔點6l~78℃，密度

0.88~0.92g/cm3。主要成分為C25以上的帶長側鏈的環(huán)烷烴和異構烷烴及少量的直鏈烷烴和芳烴。與常規(guī)原油相比：

比重大、粘度大、含膠量高、含蠟量低、凝固點低第79頁/共100頁我國部分地區(qū)重油常規(guī)物性參數(shù)（據(jù)張厚福等，1999）第80頁/共100頁我國重油、瀝青砂的分布第81頁/共100頁（二）固體瀝青

固體瀝青是同石油有關的固態(tài)衍生物。多為深褐色至黑色的有機礦物，化學成分不甚穩(wěn)定，也無一定晶形，彼此之間常呈過渡形式，難以區(qū)分。固體瀝青的成因分類

物理分異產(chǎn)物

風化產(chǎn)物

腐殖化產(chǎn)物

變質(zhì)產(chǎn)物

石瀝青

碳質(zhì)瀝青

地蠟高氮

瀝青

貧膠

瀝青

軟

瀝青

地

瀝青

硬

瀝青

脆

瀝青

酸性碳質(zhì)瀝青

腐質(zhì)碳質(zhì)瀝青

黑瀝青

焦性瀝青

碳瀝青

次石墨

注：紅色字體的瀝青可作為野外調(diào)查石油的標志或作為找油的直接標志第82頁/共100頁主要固體瀝青的物理化學特征第83頁/共100頁

克拉瑪依市東北方，有一座高約30米的由瀝青類物質(zhì)和砂石混雜硬化堆積的黑色山丘——黑油山瀝青丘。第84頁/共100頁一、碳同位素二、氫同位素

1.6油氣中的碳、氫同位素第85頁/共100頁同位素：

在化學元素周期表上占同一位置，具相同質(zhì)子數(shù)(Z)和不同中子數(shù)(N)的元素的原子，稱為該元素的同位素。

即:

原子核內(nèi)具相同數(shù)量質(zhì)子而中子數(shù)不同的原子。第86頁/共100頁

原子核結構不會自發(fā)地改變的同位素。如C13和C12，H1和H2，N14和N15

即不穩(wěn)定同位素，系指那些能自發(fā)進行蛻變(即改變自己的原子量)，形成質(zhì)子數(shù)不同的新原子的同位素。如C14，H3穩(wěn)定同位素：放射性同位素：第87頁/共100頁碳穩(wěn)定同位素中質(zhì)子、中子和電子構型示意圖第88頁/共100頁石油和天然氣中主要元素的同位素特征（據(jù)張厚福等，1999）

質(zhì)子數(shù)

元素名稱

元素符號

中子數(shù)

原子量

相對豐度，原子百分率

0

1

99.9844

1

2

0.0156

1

氫

H

2

3

－－－－－－－

1

3

1.3×10－4

2

氦

He

2

4

99.9999

6

12

98.892

7

13

1.108

6

碳

C

8

14

－－－－－－

7

14

99.635

7

氮

N

8

15

0.365

8

16

99.759

9

17

0.0374

8

氧

O

10

18

0.2039

16

32

95.1

17

33

0.74

18

34

4.2

16

硫

S

20

36

0.016

第89頁/共100頁一、油氣中的碳穩(wěn)定同位素

1.相對豐度表示法：豐度：指某一同位素在其所屬的天然元素中占的原子數(shù)百分比第90頁/共100頁常用的碳同位素標準的13C/12C值標準名稱13C/12Cδ13C（‰，PDB）PDB（加哥標準）BaCO3（斯德哥爾摩標準）石墨（NBS，No.21）石油（NBS，No.22）周口店灰?guī)r（中國標準）福一井甲烷（中國四川）1123.72×10－51112.15×10－51092.48×10－51090.68×10－51123.60×10－51084.40×10－50－10.3－27.8－29.4－0.1－26.08

為了便于對比，通常要把一種標準換成另一種標準或國際標準。如將測得對A標準的δ值(δ13CA)，換算成B標準的δ值(δ13CB)時，可用下列公式換算：

式中：δ13CB為求取對B標準的δ值；δ13CA為測得對A標準的δ值；RAr、RBr為A、B標準的13C/12C比值。

例如，某井田天然氣(CH4)的δ13C值為-31.03‰（周口店標準,即A標準)，求PDB標準時，則為-31.13‰?！n下同學們完成

第91頁/共100頁2.在油氣中的分布特點A、原油的δ13C值介于-24‰~-