第二次課 第一章油氣水性質(zhì).ppt

1、,背斜圈閉,第一章 石油、天然氣、油田水 的化學(xué)組成和物理性質(zhì),第一章 石油、天然氣、油田水 的化學(xué)組成和物理性質(zhì) 一、石油（oil） （一）概念 1、可燃有機(jī)礦產(chǎn)：,由古代的動(dòng)物、植物遺體演變而來(lái)，屬有機(jī)成因， 又具有燃燒能力，總稱(chēng)為可燃有機(jī)礦產(chǎn)包括：石油、 天然氣、固體瀝青、煤類(lèi)、油頁(yè)巖、一部分硫等。,儲(chǔ)層,2、石油：石油又稱(chēng)原油，是以液態(tài)形式存在于地下 巖石孔隙、裂縫中的可燃有機(jī)礦產(chǎn)。,盆參2井, 4440.31m,J1s,粗中砂巖,粒間孔發(fā)育,:15.82%（50）,塔河油田油氣藏分布特征,奧陶系巖溶逢洞型油氣藏,2、石油：石油又稱(chēng)原油，是以液態(tài)形式存在于地下 巖石孔隙、裂縫中的可燃有

2、機(jī)礦產(chǎn)。,（二）石油的組成 1、元素組成 ：C、H、 S 、O、N （1）C：84%-87%；H：11%-14%，兩元素在石油中一般占9799%；其它元素含量14。,（2）硫、氮、氧 （3）幾十種微量元素 ：鐵（Fe）、鈣（Ca）、鎂（Mg）,地球中元素組成，92%: FeOSiMg,地殼中元素組成，98%: OSiAlFeCa NaKMgTiH,（二）石油的組成 2、石油的餾分 石油的化合物具有不同沸點(diǎn)的特性，加熱蒸餾，將原油切割成不同范圍（即餾程）的若干部分，每一部分就是一個(gè)餾分。,石油的餾分組成（石油煉制，據(jù)潘鐘祥等，1986）,3、石油化學(xué)組分 利用石油中化合物的不同組份對(duì)有機(jī)溶劑和吸

3、附劑具有選擇性溶解和吸附的特性，將石油分離成若干部分，每一部分就是一個(gè)組份。,常用的有機(jī)溶劑： (1)石油醚(petroleun ether :戊烷、己烷 )， (2)苯、灑精苯， (3)氯仿（ Chloroform/Trichloromethane:三氯甲烷 ）,原油,瀝青質(zhì),膠質(zhì),油質(zhì),石油醚,沉 淀 物,可 溶 物,硅 膠,吸附,（1）油質(zhì) 溶于石油醚而不被硅膠吸附。,（2）膠質(zhì) 溶于石油醚而可被硅膠吸附。,（3）瀝青質(zhì) 不溶于石油醚。,瀝青質(zhì),膠質(zhì),油質(zhì),飽和烴,芳烴,正構(gòu)烷烴,異構(gòu)環(huán)烷烴,單環(huán),多環(huán),稠環(huán),O、S、N 芳香烴結(jié)構(gòu) 化合物,（1）油質(zhì) 溶于石油醚而不被硅膠吸附。油質(zhì)基本

4、由 烴類(lèi)組成，主要是飽和烴和一部分低分子芳 香烴，淺色，是一般石油的主要組份。,烷烴 又名脂肪族烴，通式為CnH2n+2，屬飽和烴。 在常溫常壓下, C1C4的烷烴呈氣態(tài)； C5C16的直鏈烷烴呈液態(tài)； C17以上的高分子烷烴皆呈固態(tài)。 正構(gòu)烷烴或正烷烴；C-C-C-C 異構(gòu)烷烴或異烷烴。 C-C-C-C,C,環(huán)烷烴（Cycloalkanes）,含有碳環(huán)結(jié)構(gòu)的飽和烴,組成環(huán)的碳原子數(shù)：,三員環(huán)、四員環(huán)、五員環(huán)、六員環(huán),碳環(huán)的數(shù)目：,單環(huán)烷烴、雙環(huán)烷烴、三環(huán)烷烴 多環(huán)烷烴,芳香烴（Aromatics）,含有苯環(huán)的碳?xì)浠衔?單環(huán)芳香烴：,多環(huán)芳香烴：,稠環(huán)芳香烴：,分子中含有一個(gè)苯環(huán),分子中含有

5、兩個(gè)或兩個(gè)以上的獨(dú)立苯環(huán),分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上的相連的苯環(huán),瀝青質(zhì),膠質(zhì),油質(zhì),飽和烴,芳烴,正構(gòu)烷烴,異構(gòu)環(huán)烷烴,單環(huán),多環(huán),稠環(huán),O、S、N 芳香烴結(jié)構(gòu) 化合物,（2）膠質(zhì) 溶于石油醚而可被硅膠吸附。膠質(zhì)為粘稠狀的液體或半固體，顏色為淺黃、紅褐到黑色。含有雜原子（O、S、N）的芳香烴結(jié)構(gòu)的非烴化合物。輕質(zhì)石油中膠質(zhì)5%，重質(zhì)石油中膠質(zhì)可達(dá)20%以上。,膠質(zhì)組成,（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,硫醇類(lèi)（-SH）,硫醚類(lèi)（-S-）,噻吩類(lèi),（2）含氮化合物（nitrogen compounds）,非堿

6、性含氮化合物：咔唑、卟啉等,堿性含氮化合物：吡啶、喹啉、異喹啉等,卟啉可以用于說(shuō)明石油的有機(jī)成因,（3）含氧化合物（oxygen compounds）,酸性氧化物：環(huán)烷酸、脂肪酸（R-COOH）,中性氧化合物：酚、醛（R-CO-H）和酮（R-CO-R）,（3）瀝青質(zhì) 不溶于石油醚。為黑色固體粉末。為含雜原子的高分子化合物，分子量37 0001 000 000，是稠環(huán)芳香烴和烷基側(cè)鏈組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。重質(zhì)石油中瀝青質(zhì)含量高。,瀝青質(zhì),膠質(zhì),油質(zhì),飽和烴,芳烴,正構(gòu)烷烴,異構(gòu)環(huán)烷烴,單環(huán),多環(huán),稠環(huán),O、S、N 芳香烴結(jié)構(gòu) 化合物,生物標(biāo)志化合物 (Biomarker) 生物標(biāo)志化合物是指沉積物和石

7、油中來(lái)自生物體的原始生化組成，其碳骨架在各種地質(zhì)作用過(guò)程中被保存下來(lái)的有機(jī)化合物。這類(lèi)化合物也被稱(chēng)為“分子化石”（molecular fossil）。,在石油中釩、鎳等重金屬都與卟啉分子中的氮呈絡(luò)合狀態(tài)存在，形成釩卟啉和鎳卟啉有機(jī)金屬化合物，其基本結(jié)構(gòu)與葉綠素結(jié)構(gòu)極為相似。,A.金屬卟啉化合物:石油有機(jī)成因的第一個(gè)證據(jù),葉綠素,B.異戊間二烯型烷烴： 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(姥鮫烷) 石油

8、中的類(lèi)異戊間二烯型烷烴，一 般認(rèn)為是由葉綠素的側(cè)鏈即植醇演化而來(lái)。,葉綠素,C.環(huán)烷烴 四-五環(huán)的環(huán)烷烴結(jié)構(gòu)與生物體中的 四環(huán)甾族化合物和五環(huán)三萜烯類(lèi)化合物有明顯的相似性，并具有旋光性，是石油有機(jī)成因的主要證據(jù)之一。,甾烷,（三）石油的物理性質(zhì),1.顏色（colour）,黑色、,2.密度（density）,相對(duì)密度:20的石油與4同體積水的重量比值,輕質(zhì)油：d0.87,中等石油（正常石油）：d0.87-0.93,重質(zhì)石油（重油）：0.93,(0.75-1.00),深綠色、,黃褐色、,淡黃色、,無(wú)色,絕對(duì)密度,2.密度（density）,美國(guó)：,歐洲：,3粘度（viscosity）,反映石油流體

9、內(nèi)摩擦力的參數(shù)，動(dòng)力粘度,單位：PaS或mPa.S（1mPa.s=1厘泊）,正常原油的粘度：50mPa.s,重質(zhì)油的粘度：50-10000 mPa.s（稠油）,瀝青粘度：10000 mPa.s,淺層生物降解與氧化原油變稠,稠油,4熒光性（fluorescence）,在紫外光照射下發(fā)光的性質(zhì),熒光由多環(huán)芳香烴和非烴所發(fā)，飽和烴不發(fā)光,當(dāng)偏光通過(guò)石油時(shí)，使偏光面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)。 石油中常有膽甾醇和植物性甾醇的不對(duì)稱(chēng)的碳 原子結(jié)構(gòu)分子石油有機(jī)成因的證據(jù)。,5旋光性（rotary polarization）,6石油的溶解性（solubility）,石油難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑。,常用的有機(jī)溶劑： (1

10、)石油醚(petroleun ether :戊烷、己烷 )， (2)苯、灑精苯， (3)氯仿（ Chloroform/Trichloromethane:三氯甲烷 ）,二、天然氣（Natural gas）,1、天然氣的概念,廣義的天然氣是指一切自然界天然生成的氣體。狹義的天然氣與油田或氣田有關(guān)的可燃?xì)怏w，其成分以烴類(lèi)為主。,烴類(lèi)氣體,氮?dú)?CO2等,(1)烴類(lèi)氣體（hydrocarbons）,甲烷（CH4）,重?zé)N氣（C2-C4）,濕氣：重?zé)N氣5%,干氣：重?zé)N氣5%,(2)非烴氣體（nonhydrocarbons）,N2：0.4%-12.5%,CO2：4%-5%,H2S：不含或極微量,惰性氣體,2

11、、天然氣的成分,3、天然氣的性質(zhì),1.相對(duì)密度,標(biāo)準(zhǔn)狀況下，單位體積天然氣與同體積空氣質(zhì)量之比,2粘度,0時(shí)：0.31 10-3mPa.s: 20時(shí):12 10-3mPa.s,與成分、壓力、溫度有關(guān),三、油田水 1、概念 廣義的油田水是指油氣田內(nèi)的地下水,包括油層水和非油層水。狹義的油田水是指油氣田范圍內(nèi)直接與油氣層連通的地下水,即油層水。,2、油田水來(lái)源 (1) 沉積水：系沉積物堆積過(guò)程中保存在其中的水。 (2)滲入水：來(lái)源于大氣降雨時(shí)滲入到地下空隙，滲透性巖層中的水。 (3)轉(zhuǎn)化水：指在沉積成巖作用和烴類(lèi)生成過(guò)程中,粘土轉(zhuǎn)化脫出的層間水，有機(jī)質(zhì)向烴類(lèi)轉(zhuǎn)化分解出的水。 (4)深成水：指巖漿游離出來(lái)的初生水(原生水)和變質(zhì)作用過(guò)程的變質(zhì)水。,3、油田水的化學(xué)組成 （1）無(wú)機(jī)組成 油田