第一章1 油氣藏中流體—石油、天然氣和油田水改

1、第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì) 第一節(jié)第一節(jié) 石油瀝青類概述石油瀝青類概述石油瀝青類石油瀝青類（Petroleum asphalts, Petroleum bitumens) 天然氣、石油及其固態(tài)衍生物統(tǒng)稱天然氣、石油及其固態(tài)衍生物統(tǒng)稱。 是可燃有機(jī)礦產(chǎn)組成的主要部分是可燃有機(jī)礦產(chǎn)組成的主要部分第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)可燃有機(jī)礦產(chǎn)的可燃有機(jī)礦產(chǎn)的主要元素主要元素： 碳和氫碳和氫，還會(huì)有，還會(huì)有少量少量的的氧、硫、氮氧、硫、氮等雜質(zhì)。等雜質(zhì)。從物理狀態(tài)分類，可燃有機(jī)礦產(chǎn)可分為三類：從物理狀態(tài)分類

2、，可燃有機(jī)礦產(chǎn)可分為三類：1 1氣態(tài)可燃礦產(chǎn)：即氣態(tài)可燃礦產(chǎn)：即天然氣天然氣。2 2液態(tài)可燃礦產(chǎn)：以液態(tài)可燃礦產(chǎn)：以石油石油為代表。為代表。3 3固態(tài)可燃礦產(chǎn)：種類較多，包括煤、油頁(yè)巖、硫磺固態(tài)可燃礦產(chǎn)：種類較多，包括煤、油頁(yè)巖、硫磺及及石油衍生物石油衍生物：地瀝青、地蠟、石瀝青等。：地瀝青、地蠟、石瀝青等。第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)油氣藏中的流體油氣藏中的流體石油、天然氣、油田水石油、天然氣、油田水 任一個(gè)油氣藏或油藏任一個(gè)油氣藏或油藏中都存在石油、天然氣、中都存在石油、天然氣、油田水三種流體，而純油田水三種流體，而純氣藏中只有天然氣和油氣

3、藏中只有天然氣和油田水。這些流體在圈閉田水。這些流體在圈閉范圍內(nèi)按重力分異，在范圍內(nèi)按重力分異，在垂向上呈層狀分布，天垂向上呈層狀分布，天然氣最輕居圈閉頂部，然氣最輕居圈閉頂部，石油居中，水在下面。石油居中，水在下面。油氣藏中的石油、天然氣、油田水三者并非截然分離，氣油氣藏中的石油、天然氣、油田水三者并非截然分離，氣- -油、油、油油- -水和氣水和氣- -水之間存在過渡帶，它們以一定關(guān)系共存于儲(chǔ)集層的水之間存在過渡帶，它們以一定關(guān)系共存于儲(chǔ)集層的孔隙裂縫系統(tǒng)中?？紫读芽p系統(tǒng)中。 第二節(jié)第二節(jié) 石油的成分和性質(zhì)石油的成分和性質(zhì)存在于地下巖石孔隙介質(zhì)中的由各種碳?xì)浠衔锱c雜質(zhì)組成的，呈液態(tài)和稠態(tài)

4、的油脂狀天然可燃有機(jī)礦產(chǎn)。第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì) 石油石油（Petroleum）：指氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)的以烴類為主的混合物。（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì))原油原油（Crude oil）：采至地表的液態(tài)石油。采至地表的液態(tài)石油。烴類烴類（Hydrocarbons）由由碳碳和和氫氫兩種元素構(gòu)成的化合物。兩種元素構(gòu)成的化合物?；靖拍罨靖拍睿ㄒ唬┰亟M成（一）元素組成(Elemental composition)元素組成：元素組成： C、H、O、 S 、N 和微量元素（和微量元素（灰分灰分） C、H兩元素主要呈兩元素主要呈烴類化合物存在

5、，是石烴類化合物存在，是石油組成的主體。油組成的主體。S、O、N元素組元素組成的化合物大多富成的化合物大多富集在渣油或膠質(zhì)和集在渣油或膠質(zhì)和瀝青質(zhì)中。瀝青質(zhì)中。一、石油的化學(xué)成份一、石油的化學(xué)成份第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)H：1114%平均平均13%C：8487%平均平均:84.5%S +N+O+微量微量元素：元素：14% S S含量具有環(huán)境指示意義：含量具有環(huán)境指示意義：海相、近海陸相、陸相碳酸巖和蒸發(fā)巖海相、近海陸相、陸相碳酸巖和蒸發(fā)巖（半咸咸水）（半咸咸水）S高（）高（）內(nèi)陸相（淡水）內(nèi)陸相（淡水）S低（）。低（）。按氮組成可分為：按氮

6、組成可分為： N 0.25%：高氮原油高氮原油按硫組成可分為：按硫組成可分為：S %： 高硫原油高硫原油第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì) 利用利用發(fā)射光譜法發(fā)射光譜法和和中子活化分析法中子活化分析法在石油灰分中在石油灰分中已已發(fā)現(xiàn)種微量元素發(fā)現(xiàn)種微量元素，按其含量多少和常見程度列，按其含量多少和常見程度列舉如下種元素：舉如下種元素：鐵鐵(Fe)、鈣、鈣(Ca)、鎂、鎂(Mg)、硅、硅(Si)、鋁、鋁(Al)、釩釩(V)、鎳、鎳(Ni)、銅銅(Cu)、銻、銻(Sb)、錳、錳(Mn)、鍶、鍶(Sr)、鋇、鋇(Ba)、硼、硼(B)、鈷、鈷(Co)、鋅、鋅

7、(Zn)、鉬、鉬(Mo)、鉛、鉛(Pb)、錫錫(Sn)、鈉、鈉(Na)、鉀、鉀(K)、磷、磷( P)、鋰、鋰(Li）、氯）、氯(Cl)、鉍、鉍(Bi)、鈹、鈹(Be)、鍺、鍺(Ge)、銀、銀(Ag)、砷、砷(As)、鎵、鎵(Ga)、金、金(Au)、鈦、鈦(Ti)、鉻、鉻(Cr)、鎘、鎘(Cd)。特征：特征：這些元素與這些元素與自然界有機(jī)質(zhì)的元素組成相似自然界有機(jī)質(zhì)的元素組成相似，表明石油與原始有機(jī)質(zhì)存在著明顯的親緣關(guān)系。表明石油與原始有機(jī)質(zhì)存在著明顯的親緣關(guān)系。用途：用途：其中其中V、Ni含量及其比值（含量及其比值（V/Ni）已被用來）已被用來確定生油巖相、油源對(duì)比以及研究油氣運(yùn)移等問題。確定

8、生油巖相、油源對(duì)比以及研究油氣運(yùn)移等問題。如如V V、NiNi高且高且V/Ni1-V/Ni1-海相；海相；V/Ni1V/Ni1陸相陸相石油的灰分石油的灰分微量元素微量元素第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)（二）石油的餾分（二）石油的餾分石油的餾分組分石油的餾分組分 石油的餾分：石油的餾分：是利用組成石油的化合物具有不同沸是利用組成石油的化合物具有不同沸點(diǎn)的特性，加熱蒸餾，將石油切割成不同沸點(diǎn)范圍（即點(diǎn)的特性，加熱蒸餾，將石油切割成不同沸點(diǎn)范圍（即餾程）的若干部分，每一部分就是一個(gè)餾分。餾程）的若干部分，每一部分就是一個(gè)餾分。第一章第一章 石油、天然氣

9、、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)（三）石油的組分（三）石油的組分 石油的組分：石油的組分：石油化合物的不同組分對(duì)石油化合物的不同組分對(duì)有機(jī)溶劑和有機(jī)溶劑和吸附吸附具有選擇性溶解和吸附性能，選用不同有機(jī)溶劑具有選擇性溶解和吸附性能，選用不同有機(jī)溶劑和吸附劑，將石油分成若干部分，每一部分就是一個(gè)和吸附劑，將石油分成若干部分，每一部分就是一個(gè)組分，分別為組分，分別為油質(zhì)、苯膠質(zhì)、灑精苯膠質(zhì)及瀝青質(zhì)油質(zhì)、苯膠質(zhì)、灑精苯膠質(zhì)及瀝青質(zhì)。 油質(zhì)（油質(zhì)（Oily)Oily)：凡能溶解于中性有機(jī)溶劑，不被凡能溶解于中性有機(jī)溶劑，不被硅膠所吸附，淺黃色粘性油狀物。硅膠所吸附，淺黃色粘性油狀物。

10、 苯膠質(zhì)苯膠質(zhì)(Benzene gum)(Benzene gum)：能溶解于能溶解于中性有機(jī)溶劑中性有機(jī)溶劑，被硅膠所吸附，主要溶于被硅膠所吸附，主要溶于苯苯，屬暗色的油狀物。，屬暗色的油狀物。 灑精苯膠質(zhì)灑精苯膠質(zhì)(Alcohol-benzene gum)(Alcohol-benzene gum)：溶于溶于酒精酒精和苯和苯，同時(shí)也被，同時(shí)也被硅膠硅膠所吸附。所吸附。 瀝青質(zhì)瀝青質(zhì)(Asphaltum;Pitch)(Asphaltum;Pitch)：用用石油醚石油醚分離，得分離，得到一種不溶于石油醚的物質(zhì)暗黑色到一種不溶于石油醚的物質(zhì)暗黑色- -黑色瀝青狀無定黑色瀝青狀無定形的固體。形的固體。

11、第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)（四）石油的化合物組成（四）石油的化合物組成第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì) 在近代實(shí)驗(yàn)室中，用色譜可將石在近代實(shí)驗(yàn)室中，用色譜可將石油劃分為：油劃分為：烴類烴類和和非烴類化合物非烴類化合物A烴類化合物：烴類化合物： a、飽和烴：飽和烴：烷烴烷烴（正構(gòu)烷烴、正構(gòu)烷烴、異構(gòu)烷烴異構(gòu)烷烴）、環(huán)烷烴環(huán)烷烴b、芳烴：芳烴：芳烴和環(huán)烷芳烴芳烴和環(huán)烷芳烴B非烴化合物：非烴化合物：膠質(zhì)和瀝青質(zhì)：膠質(zhì)和瀝青質(zhì)：為含為含S、N、O化合物?；衔?。第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性

12、質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)1 1、烷烴（、烷烴（ParaffinParaffinalkane)alkane)石油中已鑒定出的正烷烴有石油中已鑒定出的正烷烴有C1C46，個(gè)別報(bào)，個(gè)別報(bào)導(dǎo)曾提及見到導(dǎo)曾提及見到C60正烷烴，但大部分正烷烴碳數(shù)正烷烴，但大部分正烷烴碳數(shù)C35。石油中多數(shù)占。石油中多數(shù)占15.5%（體積），輕質(zhì)石油（體積），輕質(zhì)石油可達(dá)可達(dá)30%以上，而重質(zhì)石油可小于以上，而重質(zhì)石油可小于15%。在常溫常壓下：在常溫常壓下：C C1 1C C4 4 （甲烷丁烷）氣態(tài)（甲烷丁烷）氣態(tài)C C5 5C C16 16 （戊烷十六烷）液態(tài)（戊烷十六烷）液態(tài)C C1717 的高分子烷烴皆

13、呈固態(tài)。的高分子烷烴皆呈固態(tài)。 第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)A.A. 正構(gòu)烷烴正構(gòu)烷烴（N-alkaneN-alkane）不同碳原子數(shù)的正構(gòu)烷烴相不同碳原子數(shù)的正構(gòu)烷烴相對(duì)含量呈一條連續(xù)的曲線。對(duì)含量呈一條連續(xù)的曲線。不同類型的正構(gòu)烷烴分布曲線不同類型的正構(gòu)烷烴分布曲線 這說明正烷烴同系物是這說明正烷烴同系物是一個(gè)連續(xù)漸變系列一個(gè)連續(xù)漸變系列.第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)正構(gòu)烷烴分布曲線正構(gòu)烷烴分布曲線據(jù)主峰碳位置及形態(tài)，分3種基本類型：主峰小于主峰小于C15C15，且主峰區(qū)較窄；，且主峰區(qū)較窄

14、；主主峰大于峰大于C25C25，且主峰區(qū)較寬；，且主峰區(qū)較寬；主峰在主峰在C15-C25C15-C25之間，且之間，且主峰區(qū)較寬。主峰區(qū)較寬。與成油母型、與成油母型、成油環(huán)境及演化程度密切成油環(huán)境及演化程度密切相關(guān)。廣泛的應(yīng)用于石油相關(guān)。廣泛的應(yīng)用于石油的成因和油源對(duì)比研究。的成因和油源對(duì)比研究。主峰碳數(shù)主峰碳數(shù) 曲線上極大值曲線上極大值正構(gòu)烷烴分布特征：正構(gòu)烷烴分布特征：a. 陸相有機(jī)質(zhì)形成的石油：高碳數(shù)（陸相有機(jī)質(zhì)形成的石油：高碳數(shù)（C22）正烷烴多；）正烷烴多；海相有機(jī)質(zhì)（菌藻類）形成的石油：低碳數(shù)（海相有機(jī)質(zhì)（菌藻類）形成的石油：低碳數(shù)（C21）正）正烷烴含量多。烷烴含量多。b.年代老

15、、埋深大，有機(jī)質(zhì)演化程度較高的石油：低碳數(shù)年代老、埋深大，有機(jī)質(zhì)演化程度較高的石油：低碳數(shù)正烷烴多；正烷烴多；有機(jī)質(zhì)演化程度較低的石油：正烷烴碳數(shù)偏高。有機(jī)質(zhì)演化程度較低的石油：正烷烴碳數(shù)偏高。c. 受微生物強(qiáng)烈降解的原油：正烷烴被選擇性降解，一受微生物強(qiáng)烈降解的原油：正烷烴被選擇性降解，一般含量較低，低碳數(shù)的更少。般含量較低，低碳數(shù)的更少。石油中正構(gòu)烷烴的來源：石油中正構(gòu)烷烴的來源： 現(xiàn)代生物：如細(xì)菌、藻類?，F(xiàn)代生物：如細(xì)菌、藻類。 含脂類的植物或蠟質(zhì)（主要在高等植物的葉、孢子花粉、果實(shí)）。含脂類的植物或蠟質(zhì)（主要在高等植物的葉、孢子花粉、果實(shí)）。 有機(jī)質(zhì)的演變、分解。有機(jī)質(zhì)的演變、分解。B

16、 B、異構(gòu)烷烴（、異構(gòu)烷烴（IsoalkaneIsoalkane） 來源：來源：有人認(rèn)為是植物的葉綠素的側(cè)鏈植醇或色素演變而有人認(rèn)為是植物的葉綠素的側(cè)鏈植醇或色素演變而來，為來，為生物標(biāo)志化合物生物標(biāo)志化合物。因此，同源的石油所含異戊間二烯類。因此，同源的石油所含異戊間二烯類烷烴類型和含量都十分接近。因此，常用于油源對(duì)比標(biāo)志（指烷烴類型和含量都十分接近。因此，常用于油源對(duì)比標(biāo)志（指紋化合物），近來也用于沉積環(huán)境研究。紋化合物），近來也用于沉積環(huán)境研究。 石油中的異構(gòu)烷烴以石油中的異構(gòu)烷烴以C20為為主，且以異戊間二烯烷烴最重主，且以異戊間二烯烷烴最重要。其特點(diǎn)是在直鏈上每要。其特點(diǎn)是在直鏈上每

17、4個(gè)碳個(gè)碳原子有一個(gè)甲基支鏈原子有一個(gè)甲基支鏈。在沉積。在沉積物和原油中以植烷、姥鮫烷、物和原油中以植烷、姥鮫烷、降姥鮫烷、異十六烷及法呢烷降姥鮫烷、異十六烷及法呢烷的含量最高。研究和應(yīng)用最多的含量最高。研究和應(yīng)用最多的是植烷和姥鮫烷。的是植烷和姥鮫烷。第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)、環(huán)烷烴（、環(huán)烷烴（CycloalkaneCycloalkane） 由許多圍成環(huán)的多個(gè)次甲基（由許多圍成環(huán)的多個(gè)次甲基（-CH2-）組成。組）組成。組成環(huán)的碳原子數(shù)可以是大于成環(huán)的碳原子數(shù)可以是大于3的任何數(shù)，相應(yīng)稱為三的任何數(shù)，相應(yīng)稱為三員環(huán)、四員環(huán)、五員環(huán)等。石油

18、中的環(huán)烷烴多為五員員環(huán)、四員環(huán)、五員環(huán)等。石油中的環(huán)烷烴多為五員環(huán)或六員環(huán)。環(huán)或六員環(huán)。 其含量與成熟度有關(guān)：其含量與成熟度有關(guān)：成熟度低成熟度低高，由多環(huán)高，由多環(huán)雙、單環(huán)。雙、單環(huán)。一般，單、雙環(huán)占環(huán)烷烴的一般，單、雙環(huán)占環(huán)烷烴的50.5%；三環(huán)占環(huán)烷烴；三環(huán)占環(huán)烷烴的的20%；四、五環(huán)占環(huán)烷烴的；四、五環(huán)占環(huán)烷烴的25%。 原油中原油中大于四環(huán)的環(huán)烷烴大于四環(huán)的環(huán)烷烴一般具有很高的一般具有很高的旋光性旋光性，所以沒成熟的原油旋光性高。多環(huán)環(huán)烷烴與四環(huán)的所以沒成熟的原油旋光性高。多環(huán)環(huán)烷烴與四環(huán)的甾甾族化合物族化合物和和五環(huán)的三萜稀類化合物五環(huán)的三萜稀類化合物很相似，被作為有很相似，被作為

19、有機(jī)成因的主要證據(jù)之一。機(jī)成因的主要證據(jù)之一。第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)、芳香烴（、芳香烴（Aromatic hydrocarbonAromatic hydrocarbon） 含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，屬不飽和烴。根據(jù)其結(jié)構(gòu)含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，屬不飽和烴。根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同可分為不同可分為單環(huán)單環(huán)（苯、甲苯）、（苯、甲苯）、多環(huán)多環(huán)（聯(lián)苯（聯(lián)苯等）、等）、稠環(huán)稠環(huán)（萘、菲等）三類芳香烴。（萘、菲等）三類芳香烴。 在石油的在石油的低沸點(diǎn)餾分低沸點(diǎn)餾分中，芳香烴中，芳香烴含量較含量較少少，且多為單環(huán)芳香烴，如苯、甲苯和二甲苯。，且多為單環(huán)芳香烴，如苯、甲苯和二甲苯。隨

20、隨沸點(diǎn)升高沸點(diǎn)升高，芳香烴含量亦增多芳香烴含量亦增多，除單環(huán)芳香，除單環(huán)芳香烴外，出現(xiàn)雙環(huán)芳香烴，如聯(lián)苯。在重質(zhì)餾分烴外，出現(xiàn)雙環(huán)芳香烴，如聯(lián)苯。在重質(zhì)餾分中還可能出現(xiàn)稠環(huán)芳香烴，如萘和菲，蒽的含中還可能出現(xiàn)稠環(huán)芳香烴，如萘和菲，蒽的含量較少。量較少。隨著石油隨著石油成熟度增加，芳烴系列向低環(huán)成熟度增加，芳烴系列向低環(huán)演化。演化。第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)、非烴化合物、非烴化合物（Non-hydrocarbon chemical compoundNon-hydrocarbon chemical compound） 主要是含硫、氮、氧三種元素的

21、有機(jī)化合物，主要集中在主要是含硫、氮、氧三種元素的有機(jī)化合物，主要集中在石油的高沸點(diǎn)餾分中。石油的高沸點(diǎn)餾分中。 含硫化合物：含硫化合物：最重要的非烴化合物，存在于最重要的非烴化合物，存在于中、重餾分中、重餾分中。中。主要有硫醇（主要有硫醇（-SH）、硫化物（）、硫化物（-S-）（包括硫醚）（包括硫醚 R-S-R、環(huán)、環(huán)硫醚）、二硫化物（硫醚）、二硫化物（-S-S-）以及噻吩衍生物。此外，）以及噻吩衍生物。此外，還有元素還有元素硫、硫化氫硫、硫化氫。硫來自有機(jī)物的蛋白質(zhì)和圍巖的含硫礦物石膏等。硫來自有機(jī)物的蛋白質(zhì)和圍巖的含硫礦物石膏等 含氮化合物：含氮化合物：主要集中在主要集中在膠質(zhì)膠質(zhì)瀝青質(zhì)

22、瀝青質(zhì)中。石油中含氮化中。石油中含氮化合物可分為堿性和中性兩大類。堿性含氮化合物主要是吡咯、合物可分為堿性和中性兩大類。堿性含氮化合物主要是吡咯、吲哚、咔唑的同系物及酰胺等。原油中含有具有重要意義的中吲哚、咔唑的同系物及酰胺等。原油中含有具有重要意義的中性含氮化合物，即性含氮化合物，即卟啉化合物卟啉化合物，它是石油有機(jī)成因的重要生物，它是石油有機(jī)成因的重要生物標(biāo)志物。標(biāo)志物。第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)卟啉和礬卟啉的結(jié)構(gòu)式卟啉和礬卟啉的結(jié)構(gòu)式 卟啉是以卟啉是以4個(gè)吡咯環(huán)為個(gè)吡咯環(huán)為基本結(jié)構(gòu)，由基本結(jié)構(gòu)，由4個(gè)次甲基個(gè)次甲基（-CH）橋鍵連接的）

23、橋鍵連接的含含氮化合物氮化合物。在石油中卟啉。在石油中卟啉常與金屬、常與金屬、i絡(luò)合形成絡(luò)合形成有機(jī)絡(luò)合物，它比較穩(wěn)定，有機(jī)絡(luò)合物，它比較穩(wěn)定，易保存，易保存，具有極強(qiáng)的吸光具有極強(qiáng)的吸光性和熒光性。性和熒光性。卟啉本身在卟啉本身在高溫或氧化條件下易分解，高溫或氧化條件下易分解，說明說明石油是在溫度不高石油是在溫度不高（低分子烴，而形成淺色輕質(zhì)組分（如塔里木）低分子烴，而形成淺色輕質(zhì)組分（如塔里木） 石油受到氧化或菌解而形成黑色的瀝青質(zhì)、炭質(zhì)石油受到氧化或菌解而形成黑色的瀝青質(zhì)、炭質(zhì):如勝利、克拉瑪依。如勝利、克拉瑪依。(二二) 比重：比重：是指是指atm下，下，20石油與石油與4純水單位體純

24、水單位體積的重量比，用積的重量比，用d420表示（中國(guó)和前蘇聯(lián)）表示（中國(guó)和前蘇聯(lián)） 一般介于一般介于0.750.98之間，變化大。之間，變化大。 0.9重質(zhì)油；重質(zhì)油；0.9輕質(zhì)油。輕質(zhì)油。美國(guó)通常用美國(guó)通常用API度度、西歐用、西歐用波美度波美度來表示石油的比重。來表示石油的比重。關(guān)系如下：關(guān)系如下： API=141.5/15.5C時(shí)比重時(shí)比重 -131.5 波美度波美度=140/15.5C時(shí)比重時(shí)比重 -130 第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)API度、波美度度、波美度與與d420在數(shù)值上正好相反，在數(shù)值上正好相反，前者越大，后者越小，油質(zhì)也

25、輕前者越大，后者越小，油質(zhì)也輕 (三三) 石油的粘度石油的粘度(Viscosity)：代表石油流動(dòng)時(shí)代表石油流動(dòng)時(shí)分子之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)所引起的內(nèi)摩擦力大小。分子之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)所引起的內(nèi)摩擦力大小。 三種表示方式：三種表示方式： 動(dòng)力粘度（動(dòng)力粘度（絕對(duì)粘度絕對(duì)粘度t），單位（），單位（Pa.s)。 運(yùn)動(dòng)粘度（運(yùn)動(dòng)粘度（Vt=t / (比重比重)，單位，單位 (m2/s)， 相對(duì)粘度相對(duì)粘度(稱恩氏粘度稱恩氏粘度Et)， 是在恩氏粘度計(jì)是在恩氏粘度計(jì)中中200ml原油與原油與20同體積蒸餾水流出時(shí)間的同體積蒸餾水流出時(shí)間的比值。比值。第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的

26、成分和性質(zhì)石油的粘度是一個(gè)很重要的參數(shù)，在油田的開采和集輸方面很重要。石油的粘度是一個(gè)很重要的參數(shù)，在油田的開采和集輸方面很重要。如克拉瑪依采用注蒸氣法開采，還有一些油田注氮?dú)忾_采。如克拉瑪依采用注蒸氣法開采，還有一些油田注氮?dú)忾_采。 原油的比重、粘度的影響因素：原油的比重、粘度的影響因素：第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)化學(xué)成分：化學(xué)成分：烴烴C數(shù)數(shù)或芳烴、含或芳烴、含S、N、O化合物化合物(非烴非烴) ：d420 ，同同C數(shù)烴的數(shù)烴的d420 ，：烷烴：烷烴環(huán)烷環(huán)烷1V/Ni1V/Ni-27碳同位素碳同位素1313C C值值1111011110

27、0海水海水氯化鎂型氯化鎂型（MgClMgCl2 2）110011深層水深層水氯化鈣型氯化鈣型（CaClCaCl2 2）11011第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì) 蘇林認(rèn)為，在油田剖面蘇林認(rèn)為，在油田剖面上部以重碳酸鈉型上部以重碳酸鈉型為主，為主，隨著隨著埋深增加埋深增加，過渡，過渡為氯化鎂型為氯化鎂型，最后成為，最后成為氯化鈣型氯化鈣型。油田水的水化學(xué)類型以油田水的水化學(xué)類型以氯化鈣型氯化鈣型為主，為主，重碳酸鈉型重碳酸鈉型次之，次之，硫酸鈉型和氯化鎂型較為罕見。硫酸鈉型和氯化鎂型較為罕見。天然水成因分類天然水成因分類第一章第一章 石油、天然氣、油

28、田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)MgCl2CaCl2NaHCO3Na2SO4蘇林分類也蘇林分類也存在一些問題存在一些問題，主要是它所，主要是它所劃分的四種水型與天然分布的實(shí)際情況存劃分的四種水型與天然分布的實(shí)際情況存在很大差別，如我國(guó)地表水在很大差別，如我國(guó)地表水淺層水常見氯淺層水常見氯化鎂水型和氯化鈣水型化鎂水型和氯化鈣水型，深部地層則也見深部地層則也見到到Na2SO4、NaHCO3水型水型。他的分類。他的分類缺乏缺乏區(qū)分區(qū)分油田水和非油田水的特征參數(shù)油田水和非油田水的特征參數(shù)，而僅，而僅僅是天然水鹽類成份的分類。僅是天然水鹽類成份的分類。在成因上他在成因上他把地下水全看成是

29、地表水滲入把地下水全看成是地表水滲入而成的。實(shí)而成的。實(shí)際上地下水際上地下水有海相原生水及內(nèi)生水有海相原生水及內(nèi)生水（如結(jié)（如結(jié)晶水、幔源水等）。晶水、幔源水等）。第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)四、油田水的物性四、油田水的物性1相對(duì)密度一般相對(duì)密度一般1.0，主要是油田水含鹽分，且，主要是油田水含鹽分，且含鹽越大，密度越大。含鹽越大，密度越大。2粘度：一般比純水高，且溶解的鹽份越多，則粘度：一般比純水高，且溶解的鹽份越多，則粘度越高；溫度越高，粘度越低。粘度越高；溫度越高，粘度越低。3顏色及透明度：油田水因含雜質(zhì)大多不透明，顏色及透明度：油田水因

30、含雜質(zhì)大多不透明，常帶顏色，含常帶顏色，含H2S時(shí)是淡青色；含鐵質(zhì)膠狀體時(shí)帶淡時(shí)是淡青色；含鐵質(zhì)膠狀體時(shí)帶淡紅色、褐色或淡黃色。紅色、褐色或淡黃色。4嗅味：水中含石油時(shí)，具汽油或煤油味；含嗅味：水中含石油時(shí)，具汽油或煤油味；含H2S時(shí)，具腐蛋味；溶解時(shí)，具腐蛋味；溶解NaCl時(shí)，帶咸味；含氯離子時(shí)，帶咸味；含氯離子時(shí)，帶苦味。時(shí)，帶苦味。5導(dǎo)電性：純水不導(dǎo)電，但油田水導(dǎo)電，且離子導(dǎo)電性：純水不導(dǎo)電，但油田水導(dǎo)電，且離子越多，導(dǎo)電性越強(qiáng)。越多，導(dǎo)電性越強(qiáng)。第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)第五節(jié)第五節(jié) 重質(zhì)油與固體瀝青重質(zhì)油與固體瀝青 重質(zhì)油和固體瀝青

31、重質(zhì)油和固體瀝青是石油烴類能源中的是石油烴類能源中的重要組成部分，重要組成部分，蘊(yùn)藏著比常規(guī)原油資源數(shù)倍蘊(yùn)藏著比常規(guī)原油資源數(shù)倍的巨大潛力的巨大潛力，廣泛分布于世界各地。據(jù)統(tǒng)計(jì)，廣泛分布于世界各地。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上已發(fā)現(xiàn)世界上已發(fā)現(xiàn)1046個(gè)重質(zhì)油和特重質(zhì)油油藏，個(gè)重質(zhì)油和特重質(zhì)油油藏，地質(zhì)儲(chǔ)量地質(zhì)儲(chǔ)量15500108t。 我國(guó)重質(zhì)油資源和固體瀝青資源的分布我國(guó)重質(zhì)油資源和固體瀝青資源的分布也較為豐富，主要分布在準(zhǔn)噶爾盆地、塔北、也較為豐富，主要分布在準(zhǔn)噶爾盆地、塔北、柴達(dá)木、四川、內(nèi)蒙、泌陽(yáng)等柴達(dá)木、四川、內(nèi)蒙、泌陽(yáng)等15個(gè)大中型含個(gè)大中型含油氣盆地。油氣盆地。第一章第一章 石油、天然氣、油田

32、水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)一、重質(zhì)油的成分和性質(zhì)一、重質(zhì)油的成分和性質(zhì)原油按粘度、相對(duì)密度劃分為輕質(zhì)油、中重原油按粘度、相對(duì)密度劃分為輕質(zhì)油、中重油、重質(zhì)油、瀝青砂四類油、重質(zhì)油、瀝青砂四類 。重質(zhì)油：重質(zhì)油：是指用常規(guī)原油開采技術(shù)難于開采是指用常規(guī)原油開采技術(shù)難于開采的具較大的粘度和密度的原油。國(guó)際現(xiàn)用定量的具較大的粘度和密度的原油。國(guó)際現(xiàn)用定量指標(biāo)來定義。指標(biāo)來定義。在原始油層溫度下脫氣原油粘度為在原始油層溫度下脫氣原油粘度為（1001000）10-3mPaS或者在或者在15.6（60 ）及）及0.1Mpa下密度為下密度為9341000kg/m3的的原油。原油。第一章第

33、一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)（一）重質(zhì)油的概念：（一）重質(zhì)油的概念：（二）重質(zhì)油的成分和性質(zhì)（二）重質(zhì)油的成分和性質(zhì)重質(zhì)油與常規(guī)油相比：高分子烴和雜原子化合物含重質(zhì)油與常規(guī)油相比：高分子烴和雜原子化合物含量較高，在物理性質(zhì)上具有密度大、粘度大、含膠量高、量較高，在物理性質(zhì)上具有密度大、粘度大、含膠量高、含蠟量低、凝固點(diǎn)高的特點(diǎn)。含蠟量低、凝固點(diǎn)高的特點(diǎn)。重質(zhì)油的化學(xué)成份與常規(guī)油不同。重質(zhì)油的化學(xué)成份與常規(guī)油不同。其氧、硫、氮等元素含量高：其氧、硫、氮等元素含量高：S：0.41.0%以上，N：0.71.20%。微量元素含量也是常規(guī)原油的幾倍至幾十倍。微量

34、元素含量也是常規(guī)原油的幾倍至幾十倍。S、N元素含量偏高的原因：細(xì)菌生物降解。元素含量偏高的原因：細(xì)菌生物降解。族份組成上：族份組成上：重質(zhì)油飽和烴和芳烴含量小于60%（常規(guī)原油60%），非烴和瀝青質(zhì)可達(dá)10%30%，個(gè)別可達(dá)50%。第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)固體瀝青固體瀝青是同石油有關(guān)的是同石油有關(guān)的固態(tài)衍生物，多為固態(tài)衍生物，多為深褐色至黑深褐色至黑色的有機(jī)礦物色的有機(jī)礦物，化學(xué)成分不甚，化學(xué)成分不甚穩(wěn)定，也無一定晶形，彼此之穩(wěn)定，也無一定晶形，彼此之間常呈過渡形式，因此鑒定比間常呈過渡形式，因此鑒定比較困難。較困難。 鑒定固體瀝青的標(biāo)志主

35、要鑒定固體瀝青的標(biāo)志主要依靠依靠化學(xué)成份、密度、硬度、化學(xué)成份、密度、硬度、稠度、熔點(diǎn)、溶解度、可燃性、稠度、熔點(diǎn)、溶解度、可燃性、燃燒、火焰及地質(zhì)產(chǎn)狀特征。燃燒、火焰及地質(zhì)產(chǎn)狀特征。 固體瀝青種類繁多固體瀝青種類繁多,按成按成因及物化性質(zhì)可分四大類因及物化性質(zhì)可分四大類 ：物理分異產(chǎn)物物理分異產(chǎn)物地蠟地蠟高氮瀝青高氮瀝青貧膠地蠟貧膠地蠟風(fēng)化產(chǎn)物風(fēng)化產(chǎn)物軟瀝青軟瀝青地瀝青地瀝青石瀝石瀝青青硬瀝青硬瀝青脆瀝青脆瀝青腐殖化產(chǎn)物腐殖化產(chǎn)物酸性碳質(zhì)瀝青酸性碳質(zhì)瀝青腐殖碳質(zhì)瀝青腐殖碳質(zhì)瀝青變質(zhì)產(chǎn)物變質(zhì)產(chǎn)物碳質(zhì)碳質(zhì)瀝青瀝青黑瀝青黑瀝青焦性瀝青焦性瀝青碳瀝青碳瀝青次石墨次石墨二、固體瀝青的成分和性質(zhì)二、固體

36、瀝青的成分和性質(zhì)第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)重質(zhì)油重質(zhì)油一般是由于地殼抬升或斷裂作用破壞了原一般是由于地殼抬升或斷裂作用破壞了原始油藏上覆蓋層的有效性，使地表水滲入到油藏，使始油藏上覆蓋層的有效性，使地表水滲入到油藏，使油藏發(fā)生生物降解或氧化而形成。油藏發(fā)生生物降解或氧化而形成。固體瀝青固體瀝青則一般是原始油藏已出露地表或近地表則一般是原始油藏已出露地表或近地表遭受較為徹底的破壞產(chǎn)物。但具體成因較復(fù)雜，目前遭受較為徹底的破壞產(chǎn)物。但具體成因較復(fù)雜，目前研究程度較低，尚無明確結(jié)論。研究程度較低，尚無明確結(jié)論。有些固體瀝青如地蠟、軟瀝青、地瀝青及石

37、瀝青有些固體瀝青如地蠟、軟瀝青、地瀝青及石瀝青等，常在地表成為等，常在地表成為找油的直接標(biāo)志找油的直接標(biāo)志，是評(píng)價(jià)區(qū)域含油，是評(píng)價(jià)區(qū)域含油氣遠(yuǎn)景的強(qiáng)有力佐證。如柴達(dá)木油田的深褐色地蠟、氣遠(yuǎn)景的強(qiáng)有力佐證。如柴達(dá)木油田的深褐色地蠟、老君廟油田的黑色瀝青、克拉瑪依油田的黑色石瀝青。老君廟油田的黑色瀝青、克拉瑪依油田的黑色石瀝青。我國(guó)老一代地質(zhì)學(xué)家就是依靠這些標(biāo)志（油氣苗）在我國(guó)老一代地質(zhì)學(xué)家就是依靠這些標(biāo)志（油氣苗）在西北找到一批油氣田。西北找到一批油氣田。第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)第六節(jié)第六節(jié)石油瀝青類中的碳、氫、硫、氧、氮同位素石油瀝青類中的

38、碳、氫、硫、氧、氮同位素 同位素：同位素：指元素周期表中原子序數(shù)相同，原子量不指元素周期表中原子序數(shù)相同，原子量不同的元素（相同質(zhì)子數(shù)和不同中子數(shù)）同的元素（相同質(zhì)子數(shù)和不同中子數(shù)）同位素可分為穩(wěn)定同位素和放射性同位素。同位素可分為穩(wěn)定同位素和放射性同位素。 穩(wěn)定同位素：穩(wěn)定同位素：指原子核的結(jié)構(gòu)不會(huì)自發(fā)改變。指原子核的結(jié)構(gòu)不會(huì)自發(fā)改變。 放射性同位素放射性同位素：系指能自行蛻變系指能自行蛻變,形成具質(zhì)子數(shù)不同的新原子形成具質(zhì)子數(shù)不同的新原子同位素。同位素。 穩(wěn)定同位素穩(wěn)定同位素有兩個(gè)最顯著的屬性：有兩個(gè)最顯著的屬性： （1 1）穩(wěn)定性：經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)之后，原子核結(jié)構(gòu)不發(fā)生）穩(wěn)定性：經(jīng)過復(fù)

39、雜的化學(xué)反應(yīng)之后，原子核結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化。變化。 （2 2）分餾作用：指同位素在兩種同位素比值不同的物質(zhì)之間）分餾作用：指同位素在兩種同位素比值不同的物質(zhì)之間進(jìn)行分配。進(jìn)行分配。油氣分析的同位素主要有：油氣分析的同位素主要有：C、H、S、O、N。第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)（一）（一） 穩(wěn)定碳同位素豐度穩(wěn)定碳同位素豐度 豐度表示方法豐度表示方法國(guó)際上趨于使用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，即美國(guó)南卡羅國(guó)際上趨于使用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，即美國(guó)南卡羅萊納州白堊系箭石的碳同位素標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)稱萊納州白堊系箭石的碳同位素標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)稱PDB，其中：其中：C1C12=1123.710-5第一章

40、第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)一、碳同位素一、碳同位素（二）（二） 分餾機(jī)理分餾機(jī)理 1. 1. 同位素的交換反應(yīng)同位素的交換反應(yīng) 指不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只是化學(xué)物質(zhì)間，不同相或單個(gè)分子指不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只是化學(xué)物質(zhì)間，不同相或單個(gè)分子發(fā)生的同位素重新分配所引起的分餾作用。發(fā)生的同位素重新分配所引起的分餾作用。 在溫度較高的地帶在溫度較高的地帶 大氣和水大氣和水 2 2. . 光合作用的動(dòng)力效應(yīng)光合作用的動(dòng)力效應(yīng) 植物在光合作用過程中，吸收植物在光合作用過程中，吸收COCO2 2和和H H2 2O O，致使自身富集，致使自身富集1212C C ，而，而13

41、13C C 相對(duì)減小。相對(duì)減小。1313C C 值減少值減少 6%6%。 第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì) 3 3. . 熱力和化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力效應(yīng)熱力和化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力效應(yīng) -C-C-C-C-鍵的穩(wěn)定性順序：鍵的穩(wěn)定性順序： 在低溫條件下，形成的烴類，富集在低溫條件下，形成的烴類，富集1212C C ；在；在高溫條件下形成的烴類，富集高溫條件下形成的烴類，富集1313C C。 4 4. . 物理化學(xué)效應(yīng)物理化學(xué)效應(yīng) 蒸發(fā)作用：氣相富集輕同位素蒸發(fā)作用：氣相富集輕同位素1212C C ，液相富集，液相富集1313C C。 擴(kuò)散作用：先擴(kuò)散部分富集擴(kuò)散作

42、用：先擴(kuò)散部分富集1212C C ，殘余富，殘余富1313C C。第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)（三）（三） 油氣中碳同位素分布特點(diǎn)油氣中碳同位素分布特點(diǎn) A A. .原油原油 13C：-22-33；平均值：；平均值：-25-26。 海相：海相： 13C值較高：值較高：-27-22； 陸相：陸相： 13C值偏低：值偏低：-29-33。 隨組分分子量的增大，急劇增大。隨組分分子量的增大，急劇增大。 烷烴烷烴芳烴芳烴膠質(zhì)膠質(zhì)瀝青質(zhì)；瀝青質(zhì)； 烷烴烷烴正構(gòu)烷烴；正構(gòu)烷烴； 芳烴隨環(huán)數(shù)增加值增大；可溶瀝青芳烴隨環(huán)數(shù)增加值增大；可溶瀝青干酪根。干酪根。年代

43、越老的石油，年代越老的石油，12C越富集，越富集，13C越少。越少。第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì) B.B.天然氣天然氣 隨天然氣成熟度的增高而增大：隨天然氣成熟度的增高而增大：高溫深層富高溫深層富C13，低溫淺層富低溫淺層富C12 生物成因氣：生物成因氣： 13C -60-95 低低 熱解成因氣：熱解成因氣： 13C：-50-20 高高 以上兩種氣的混合氣以上兩種氣的混合氣13C ：-50-60 同一天然氣成份中（有機(jī)成因）：同一天然氣成份中（有機(jī)成因）： 13C1

44、13C2 13C3 13C4 分子量增加，分子量增加，13C增大。增大。 第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)氫有氫有H1、H2、H3三個(gè)同位素。三個(gè)同位素。H3是放射性的，半衰期只有是放射性的，半衰期只有12.46年。年。氫的穩(wěn)定同位素的相對(duì)豐度氫的穩(wěn)定同位素的相對(duì)豐度H1：99.9844%，H2：0.0156%。(一一) 豐度表示方法豐度表示方法D或或H2/H1即（即（D/H1） D(D/H1)樣品樣品(D/H1)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)/(D/H1)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 1000(D/H1)標(biāo)準(zhǔn)值取海水中的標(biāo)準(zhǔn)值取海水中的(D/H1)值（值（SMOW）二、氫同素二、氫同素

45、第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì) 石油石油中中H2含量普遍比水高約含量普遍比水高約60%， 在在天然氣天然氣中可達(dá)中可達(dá)79.39%。A、原油中：、原油中： D一般為：一般為：80160 ； 天然氣：天然氣：D一般為：一般為：105270 ; B、化合物中、化合物中D：飽和烴：飽和烴芳烴芳烴非烴非烴C、生物成因氣：、生物成因氣： 13C、 D較低較低熱解成因氣：熱解成因氣： 13C、 D較高較高D、同油氣聚集伴生水中、同油氣聚集伴生水中H2含量較高，由于石油與水中的含量較高，由于石油與水中的氫同位素交換，產(chǎn)生了富氫同位素交換，產(chǎn)生了富H2的石油。在古代地層水中的石油。在古代地層水中H2含量也增高。含量也增高。(二二) 分布特點(diǎn)分布特點(diǎn)第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)( (三三) ) 氫同位素與碳同位素組成的關(guān)系氫同位素與碳同位素組成的關(guān)系 石油的石油的D與與13C值沒有值沒有明顯的相關(guān)明顯的相關(guān)關(guān)系。關(guān)系。 第一章第一章 石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì)石油、天然氣、油田水的成分和性質(zhì) 天然氣的天然氣的D與與13C值值存在一定關(guān)存在一定關(guān)系。系