油氣水的組成和性質(zhì)

1、2022/5/231主要內(nèi)容主要內(nèi)容u原油的成分及性質(zhì)原油的成分及性質(zhì)u天然氣的成分和性質(zhì)天然氣的成分和性質(zhì) u油田水的成分和性質(zhì)油田水的成分和性質(zhì)2022/5/232一、石油的概念一、石油的概念 石油（石油（Petroleum）是指從地下深處開采出來的多組分混是指從地下深處開采出來的多組分混合物。即合物。即指指氣態(tài)氣態(tài)、 液態(tài)液態(tài) 、固態(tài)固態(tài)的以烴類為主的混合物，具的以烴類為主的混合物，具天然產(chǎn)狀天然產(chǎn)狀（第（第11屆世界石油大會、國際標(biāo)準(zhǔn)化委員會）。屆世界石油大會、國際標(biāo)準(zhǔn)化委員會）。第一節(jié)第一節(jié) 原油的成分和性質(zhì)原油的成分和性質(zhì)原油原油（Crude Oil）：是石）：是石油的基本類型，賦

2、存在地油的基本類型，賦存在地下儲集層內(nèi)，在常溫、常下儲集層內(nèi)，在常溫、常壓條件下呈液態(tài)的。壓條件下呈液態(tài)的。2022/5/233二、原油的化學(xué)組成二、原油的化學(xué)組成（一）、元素組成（一）、元素組成（Elemental composition） 世界上各油田所產(chǎn)原油的性質(zhì)雖然千差萬別，但它們的元素組成是世界上各油田所產(chǎn)原油的性質(zhì)雖然千差萬別，但它們的元素組成是一致的，基本是由碳、氫、硫、氮、氧五種元素組成，而且主要是碳和一致的，基本是由碳、氫、硫、氮、氧五種元素組成，而且主要是碳和氫。它們在原油中含量的一般范圍是：氫。它們在原油中含量的一般范圍是：碳碳 83.083.087.087.0氫氫 11

3、.011.014.014.0硫硫 0.050.058.008.00氮氮 0.020.022.002.00氧氧 0.050.052.002.00 除碳、氫、硫、氮、氧外，原油中還含有微量的金屬和非金屬元素，除碳、氫、硫、氮、氧外，原油中還含有微量的金屬和非金屬元素，它們的含量一般只是百萬分之幾甚至十億分之幾。微量金屬元素它們的含量一般只是百萬分之幾甚至十億分之幾。微量金屬元素3030多種多種, , 有有 FeFe、AlAl、V V、NiNi。第一節(jié)第一節(jié) 原油的成分和性質(zhì)原油的成分和性質(zhì)2022/5/234（一）、元素組成（一）、元素組成碳、氫兩種元素在原油中一般占碳、氫兩種元素在原油中一般占9

4、595以上以上 第一節(jié)第一節(jié) 原油的成分和性質(zhì)原油的成分和性質(zhì)2022/5/235（二）、化合物組成（二）、化合物組成 烴類烴類（Hydrocarbon）：指全部由氫和碳原子構(gòu)成的化合物：指全部由氫和碳原子構(gòu)成的化合物烷烴、烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴環(huán)烷烴、芳香烴 第一節(jié)第一節(jié) 原油的成分和性質(zhì)原油的成分和性質(zhì)1 1、烷烴、烷烴（Alkanes） ：屬飽和烴（：屬飽和烴（C Cn nH H2n+22n+2） 常常PTPT下下 C C1414氣態(tài)，氣態(tài)，C C516516液態(tài)，液態(tài)，C C1717+ +固態(tài)固態(tài) 2022/5/236管線中的結(jié)蠟管線中的結(jié)蠟（C33）第一節(jié)第一節(jié) 原油的成分和性質(zhì)原油的

5、成分和性質(zhì) 1 1）正構(gòu)烷烴：含量是較高的，其含）正構(gòu)烷烴：含量是較高的，其含量一般為量一般為15152020。原油中已檢測。原油中已檢測出出C C1 1C C6060的各種正構(gòu)烷烴。的各種正構(gòu)烷烴。正構(gòu)烷烴正構(gòu)烷烴含量隨碳原子數(shù)增加有規(guī)律地減少。含量隨碳原子數(shù)增加有規(guī)律地減少。 2022/5/2372 2）異構(gòu)烷烴）異構(gòu)烷烴 C C1010內(nèi)的異構(gòu)烷烴含量較高，在內(nèi)的異構(gòu)烷烴含量較高，在C C5 5C C8 8范圍內(nèi)，最常見的構(gòu)型是具有范圍內(nèi)，最常見的構(gòu)型是具有一個叔碳原子（一個叔碳原子（2-2-甲基或甲基或3-3-甲基），其次是兩個叔碳原子的構(gòu)型。在中甲基），其次是兩個叔碳原子的構(gòu)型。在中

6、等分子量范圍內(nèi)最重要的異構(gòu)烷烴是異戊二烯類烷烴，它們是等分子量范圍內(nèi)最重要的異構(gòu)烷烴是異戊二烯類烷烴，它們是C C9 9C C2525的的異構(gòu)烷烴，每隔三個碳原子有一個甲基支鏈，含量常占原油的異構(gòu)烷烴，每隔三個碳原子有一個甲基支鏈，含量常占原油的1 1。 最重要：異戊二烯型烷烴（植烷，姥鮫烷）最重要：異戊二烯型烷烴（植烷，姥鮫烷）生物標(biāo)志化合物生物標(biāo)志化合物 。第一節(jié)第一節(jié) 原油的成分和性質(zhì)原油的成分和性質(zhì) 2 ， 6 ， 10 ， 14 - 四甲基十六烷 ( 植烷 ) ： 2 ， 6 ， 10 ， 14 - 四甲基十五烷 ( 姥鮫烷 ) ： 2 ， 6 ， 10 - 三甲基十五烷 ( 降姥鮫

7、烷 ) ： 2 ， 6 ， 10 - 三甲基十三烷 ( 異十六烷 ) ： 2 ， 6 ， 10 - 三甲基十二烷 ( 法呢烷 ) ： 常見類異戊二烯型烷烴結(jié)構(gòu)示意圖常見類異戊二烯型烷烴結(jié)構(gòu)示意圖 2022/5/2382 2、環(huán)烷烴、環(huán)烷烴（Naphthene）輕餾分中（輕餾分中（C 2% 2% 高硫石油（碳酸鹽巖高硫石油（碳酸鹽巖 地層）地層） 0.5-2% 0.5-2% 含硫石油含硫石油 0.5% 0.5% 低硫石油（砂巖地層）低硫石油（砂巖地層）第一節(jié)第一節(jié) 原油的成分和性質(zhì)原油的成分和性質(zhì)2022/5/23112 2、含氮化合物、含氮化合物（Nitrogen compounds） ：u含

8、量為萬分之幾至千分之幾，約有含量為萬分之幾至千分之幾，約有9090存在于渣油中；其中存在于渣油中；其中金屬卟啉化合物最為重要，石油有機(jī)成因證據(jù)之一。金屬卟啉化合物最為重要，石油有機(jī)成因證據(jù)之一。第一節(jié)第一節(jié) 原油的成分和性質(zhì)原油的成分和性質(zhì)2022/5/23123 3、含氧化合物、含氧化合物（Oxygen compounds）：u含量一般只有千分之幾，個別石油可高達(dá)含量一般只有千分之幾，個別石油可高達(dá)2 23%3%。u分為酸性和中性兩類。前者有環(huán)烷酸、脂肪酸及酚，總稱為分為酸性和中性兩類。前者有環(huán)烷酸、脂肪酸及酚，總稱為石油酸；后者有醛、酮類。石油酸；后者有醛、酮類。u石油中主要是酸性含氧化合

9、物，其中環(huán)烷酸最多，占酸性物石油中主要是酸性含氧化合物，其中環(huán)烷酸最多，占酸性物質(zhì)質(zhì)9090以上。以上。u環(huán)烷酸很容易生成各種鹽類，其中堿金屬鹽能很好地溶解于環(huán)烷酸很容易生成各種鹽類，其中堿金屬鹽能很好地溶解于水中，在石油接觸的地下水中常含這種環(huán)烷酸鹽，可作為找水中，在石油接觸的地下水中常含這種環(huán)烷酸鹽，可作為找油的標(biāo)志。油的標(biāo)志。 phenol苯酚（石炭酸）苯酚（石炭酸）第一節(jié)第一節(jié) 原油的成分和性質(zhì)原油的成分和性質(zhì)2022/5/23134 4、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)膠質(zhì)、瀝青質(zhì) （resin and asphaltene）瀝青質(zhì)沉淀造成的不利影響降低井的產(chǎn)量增高泵壓堵塞生產(chǎn)設(shè)施防治方法防治方法 用溶

10、劑溶解去除用溶劑溶解去除 用機(jī)械方法去除用機(jī)械方法去除 加入分散劑防止瀝青質(zhì)集結(jié)加入分散劑防止瀝青質(zhì)集結(jié)第一節(jié)第一節(jié) 原油的成分和性質(zhì)原油的成分和性質(zhì)2022/5/2314第一節(jié)第一節(jié) 原油的成分和性質(zhì)原油的成分和性質(zhì)（三）、原油族組成（三）、原油族組成將原油分為將原油分為、膠質(zhì)膠質(zhì)和和原油原油瀝青質(zhì)瀝青質(zhì)原油溶液原油溶液飽和烴飽和烴芳香烴芳香烴膠質(zhì)膠質(zhì)2022/5/2315第一節(jié)第一節(jié) 原油的成分和性質(zhì)原油的成分和性質(zhì)（四）、餾份組成（四）、餾份組成（FractionsFractions） 根據(jù)各餾份根據(jù)各餾份沸點(diǎn)不同沸點(diǎn)不同進(jìn)行蒸餾區(qū)分（據(jù)潘鐘祥等，進(jìn)行蒸餾區(qū)分（據(jù)潘鐘祥等，1986198

11、6） （蒸餾）餾 分輕 餾 分中 餾 分重 餾 分石油氣汽油C511煤油C916柴油C1323重瓦斯油潤滑油渣油切割溫度3535-190190-260260-320320-360360-530530 石油 石油氣 汽油 煤油 柴油 減 壓 塔 重油 潤滑油 渣油 200 常 壓 塔 加熱爐 加熱爐 360 2022/5/23161 1、顏色（、顏色（colorcolor） 顏色變化較大，從無色顏色變化較大，從無色黑色。黑色。 第一節(jié)第一節(jié) 原油的成分和性質(zhì)原油的成分和性質(zhì)2022/5/2317熱采熱采 蒸汽吞吐法蒸汽吞吐法熱采熱采 -蒸汽輔蒸汽輔助重力泄油法助重力泄油法第一節(jié)第一節(jié) 原油的成分

12、和性質(zhì)原油的成分和性質(zhì)2022/5/2318 20的原油與的原油與4純水單位體積的重量比。純水單位體積的重量比。d204d204：0.751.00。 也也有有1.0者者（伊朗、加州、墨西哥，我國孤島館陶組原油：（伊朗、加州、墨西哥，我國孤島館陶組原油： 0.931.026。）。） 前蘇聯(lián)蘇拉漢原油：前蘇聯(lián)蘇拉漢原油：0.71 第一節(jié)第一節(jié) 原油的成分和性質(zhì)原油的成分和性質(zhì)2022/5/2319第一節(jié)第一節(jié) 原油的成分和性質(zhì)原油的成分和性質(zhì)流動性流動性產(chǎn)量，開發(fā)方式，產(chǎn)量，開發(fā)方式，管線運(yùn)輸管線運(yùn)輸2022/5/2320第一節(jié)第一節(jié) 原油的成分和性質(zhì)原油的成分和性質(zhì)2022/5/2321第一節(jié)第

13、一節(jié) 原油的成分和性質(zhì)原油的成分和性質(zhì)2022/5/2322易溶于氯仿，四氯化碳，苯，石油易溶于氯仿，四氯化碳，苯，石油醚等有機(jī)溶劑。醚等有機(jī)溶劑。第一節(jié)第一節(jié) 原油的成分和性質(zhì)原油的成分和性質(zhì)2022/5/2323一、概念一、概念廣義：自然界中一切氣體均稱為天然氣，即包括氣圈、水圈、廣義：自然界中一切氣體均稱為天然氣，即包括氣圈、水圈、巖石圈以至地幔和地核中的一切天然氣體。巖石圈以至地幔和地核中的一切天然氣體。狹義：指與油氣田有關(guān)的烴類氣體。狹義：指與油氣田有關(guān)的烴類氣體。二、組成二、組成1 1、元素組成、元素組成 C C、H H 為主，少量為主，少量 N N、 O O、 S S。 含量：含

14、量：C C： 656580% H80% H：121220%20% 2022/5/23242 2、化合物組成、化合物組成 烴類烴類：甲烷占絕對優(yōu)勢，并有數(shù)量不等的重?zé)N氣（：甲烷占絕對優(yōu)勢，并有數(shù)量不等的重?zé)N氣（C C2 2+ +） 非烴非烴：COCO2 2、N N2 2、H H2 2S S、H H2 2、COCO、SOSO2 2、HgHg等等 微量的惰性氣體（氦、氖、氬、氪、氙等）微量的惰性氣體（氦、氖、氬、氪、氙等） 有時含有少量的有機(jī)硫、氧、氮化合物。有時含有少量的有機(jī)硫、氧、氮化合物。 2022/5/23251 1氣藏氣氣藏氣（干氣）：烴類氣體單獨(dú)聚集成藏，不與原油伴生。（干氣）：烴類氣體

15、單獨(dú)聚集成藏，不與原油伴生。 C C1 1一般大于一般大于95%95%，重?zé)N氣含量極少（，重?zé)N氣含量極少（1 14%4%）。）。2 2氣頂氣氣頂氣（濕氣）：與原油共存于油氣藏中，呈游離氣頂狀態(tài)的天然氣。（濕氣）：與原油共存于油氣藏中，呈游離氣頂狀態(tài)的天然氣。 重?zé)N含量可達(dá)百分之幾重?zé)N含量可達(dá)百分之幾幾十（僅次于甲烷）（幾十（僅次于甲烷）（gas capgas cap）3 3溶解氣溶解氣（dissolved gasdissolved gas）：地層條件下溶解在原油和水中的氣體。重?zé)N含）：地層條件下溶解在原油和水中的氣體。重?zé)N含量變化大：量變化大：202080%80%4 4凝析氣凝析氣（conde

16、nsate gascondensate gas）：當(dāng)?shù)叵聹囟葔毫Τ^臨界條件后，液態(tài)烴逆）：當(dāng)?shù)叵聹囟葔毫Τ^臨界條件后，液態(tài)烴逆蒸發(fā)形成凝析氣。采出過程中反凝析出凝析油。蒸發(fā)形成凝析氣。采出過程中反凝析出凝析油。5 5天然氣水合物：天然氣水合物：在冰點(diǎn)附近特殊的溫度和壓力條件下，甲烷等氣態(tài)分子被在冰點(diǎn)附近特殊的溫度和壓力條件下，甲烷等氣態(tài)分子被天然地封閉在水分子的擴(kuò)大晶格中，形成固態(tài)氣水合物。主要分布在凍土、天然地封閉在水分子的擴(kuò)大晶格中，形成固態(tài)氣水合物。主要分布在凍土、極地和深海沉積物中。極地和深海沉積物中。固態(tài)氣水合物是在溫度高于水本身的固化溫度的時候，固態(tài)氣水合物是在溫度高于水本身的

17、固化溫度的時候，天然氣和水結(jié)合而形成的一種固態(tài)液體，而不是化合物。氣體分子和水分子天然氣和水結(jié)合而形成的一種固態(tài)液體，而不是化合物。氣體分子和水分子的數(shù)目是固定的，一個甲烷分子需要的數(shù)目是固定的，一個甲烷分子需要5.75個水分子，一個乙烷分子需要個水分子，一個乙烷分子需要7.66個水分子，一個丙烷或丁烷分子需要個水分子，一個丙烷或丁烷分子需要17個水分子。個水分子。 2022/5/2326四、天然氣的物理性質(zhì)四、天然氣的物理性質(zhì)1 1相對密度相對密度：標(biāo)準(zhǔn)狀況下，單位體積天然氣與同體積空氣的質(zhì)量比值。：標(biāo)準(zhǔn)狀況下，單位體積天然氣與同體積空氣的質(zhì)量比值。一般一般0.50.50.7g/cm0.7g

18、/cm3 3。2 2粘度粘度：天然氣粘度隨分子量增加而減小，隨溫度壓力增高而增大。一：天然氣粘度隨分子量增加而減小，隨溫度壓力增高而增大。一般天然氣的粘度在般天然氣的粘度在00時為時為0.310.311010-3-3mPamPaS S，2020時為時為12121010-3-3mPamPaS S。 3 3蒸氣壓力蒸氣壓力：氣體液化時所施加的最低壓力稱蒸氣壓力。它隨溫度升高：氣體液化時所施加的最低壓力稱蒸氣壓力。它隨溫度升高而增大。隨分子量的減小而增大。而增大。隨分子量的減小而增大。4 4溶解性溶解性：易溶于原油和水。：易溶于原油和水。5 5熱值熱值：每立方米天然氣燃燒時所發(fā)出的熱量。：每立方米天

19、然氣燃燒時所發(fā)出的熱量。 熱值排序：煤熱值排序：煤 干氣干氣 原油原油 濕氣濕氣 氫氣氫氣6 6擴(kuò)散性：擴(kuò)散性： 2022/5/23272022/5/23282 2、 油田水的來源油田水的來源 ( (水水油氣相互作用）油氣相互作用）1 1）沉積水：在沉積物堆積過程中）沉積水：在沉積物堆積過程中, ,保存在其中的水。保存在其中的水。 其含鹽度和化學(xué)組成與沉積時的古海、古湖泊水的含鹽度其含鹽度和化學(xué)組成與沉積時的古海、古湖泊水的含鹽度與沉積物有密切關(guān)系。因此，不同環(huán)境下形成的油田水礦化度與沉積物有密切關(guān)系。因此，不同環(huán)境下形成的油田水礦化度有明顯的差別有明顯的差別. .2 2）滲入水：大氣降雨時滲

20、入到淺處具有孔隙性巖層中的水。）滲入水：大氣降雨時滲入到淺處具有孔隙性巖層中的水。（低礦化度）（低礦化度）3 3）深成水：來源于地殼深部的高溫、高礦化度、飽和氣體的）深成水：來源于地殼深部的高溫、高礦化度、飽和氣體的地下水地下水, ,又稱初生水。又稱初生水。 2022/5/2329二、油田水的化學(xué)組成二、油田水的化學(xué)組成 無機(jī)組分無機(jī)組分 (占絕大部分）占絕大部分） 有機(jī)組分有機(jī)組分 （含量一般很?。ê恳话愫苄。┗疽噪x子基本以離子形式存在形式存在NaNa+ + K K+ + Ca Ca2+2+ Mg Mg2+2+ClCl- - SO SO4 42-2- HCO HCO3 3- - CO

21、CO3 32-2-烴類氣體烴類氣體 苯苯 甲苯甲苯 環(huán)烷酸環(huán)烷酸 酚酚 （找油的重要水化學(xué)標(biāo)志找油的重要水化學(xué)標(biāo)志）鋇鋇 緦緦 銨銨 溴溴 碘碘 硼硼2022/5/2330三、油田水的礦化度三、油田水的礦化度1.1.概念概念: : 指單位體積水溶液中指單位體積水溶液中 陰、陽離子、元素及化合物的陰、陽離子、元素及化合物的總含量稱總礦化度?？偤糠Q總礦化度。2.2.表示方法表示方法: : （1 1）重量法重量法: mg/L (: mg/L (主要主要) ) 或或 ppm mg/L=ppmppm mg/L=ppm/ /水的密度水的密度（2 2）當(dāng)量法）當(dāng)量法: : 毫克當(dāng)量毫克當(dāng)量 = = 重量數(shù)

22、重量數(shù)/ /當(dāng)量值當(dāng)量值( (絕對含量絕對含量) )3 3用途用途: : （1 1）判斷地下水與油氣的關(guān)系?？偟V化度越高）判斷地下水與油氣的關(guān)系?？偟V化度越高, ,與油氣的關(guān)與油氣的關(guān)系越密切。系越密切。 （2 2）判斷油田水的）判斷油田水的 起源起源 及及 沉積環(huán)境沉積環(huán)境 2022/5/2331四、油田水的類型四、油田水的類型 （一）（一）分類依據(jù)分類依據(jù) 根據(jù)大陸水根據(jù)大陸水 與與 海水海水 離子和含量的差別離子和含量的差別 1.1.大陸水大陸水: : 淡水為主淡水為主 含鹽度低含鹽度低 (500mg/L) NaHCO(500mg/L) NaHCO3 3 占優(yōu)勢占優(yōu)勢 含含NaNa2 2SOSO4 4 2. 2.海海 水水: : 咸水為主咸水為主 含鹽度高含鹽度高 ( (約約 35000mg/L) 35000mg/L) 不含不含NaNa2 2SOSO4 4 以以NaClNa