第章油氣水基本特征

第一節(jié)

石油第二節(jié)

天然氣第三節(jié)

油田水第四節(jié)

油氣中的穩(wěn)定同位素第一章

石油、天然氣及油田水的基本特征第一節(jié)

石油一、石油的化學(xué)組成二、石油的分類三、石油的物理性質(zhì)四、重質(zhì)油、瀝青砂和固體瀝青概述一、石油的化學(xué)組成石油成分復(fù)雜，已鑒定出上千種有機(jī)化合物；主要為液態(tài)烴類，還含有數(shù)量不等的非烴化合物和多種微量元素。石油實(shí)際上是多種有機(jī)化合物的混合體。各地的石油成分不一，無確定的化學(xué)成分和物理常數(shù)。1.石油的元素組成（1）主要元素：C、H、O、S、N重量百分比一般為C：84-87%

；H：10-14%；O+N+S：1-4%碳、氫：占絕對優(yōu)勢，主要以烴類形式存在。氧、硫、氮：主要以化合物形式存在；含硫、含氮、含氧的化合物大多富集于渣油或膠質(zhì)、瀝青質(zhì)中。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

，1994）①含硫量平均為0.65%（重量）；頻率分布具有雙峰的特點(diǎn)，在1％處為最小值。石油中的硫含量具有環(huán)境指示意義：半咸－咸水—S高（>1%）；內(nèi)陸淡水—S低（<1%）①含硫量低硫石油：含硫量＜0.5%石油含硫石油：含硫量介于0.5～2%之間的石油高硫石油：含硫量＞2%的石油含量分類②含氮量和含氧量石油中含氮量一般小于0.2％，但少數(shù)樣品含氮量達(dá)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(jié)合氧的形式存在。（2）微量元素除上述五種元素外還發(fā)現(xiàn)其他微量元素，構(gòu)成石油的灰分?；曳趾康淖兓艽螅瑥氖f分之幾到萬分之幾。釩(V)和鎳(Ni)是分布普遍并具成因意義的兩種微量元素。V/Ni值可區(qū)別海相或

成因的石油：V、Ni低，且V/Ni<1---V、Ni高，且V/Ni>1---海相2.石油的化合物組成烴類烷烴飽和烴環(huán)烷烴芳香烴不飽和烴非烴類含N、含S、含O化合物目前石油中已鑒定出的烴類化合物超過425種。（1）烴類化合物①烷烴（石蠟烴，脂肪族烴，CnH2n+2

）C1-C4（甲烷–丁烷）——?dú)鈶B(tài)C5-C16（戊烷–十六烷）——液態(tài)（直鏈烷烴）≥C17——固態(tài)a.

正構(gòu)烷烴碳數(shù)多數(shù)≤C35，個別可達(dá)C200（

）。一般占石油質(zhì)量的15％～25％，輕質(zhì)石油中可達(dá)30％以上，重質(zhì)石油中可小于15％。正烷烴分布曲線：不同碳原子數(shù)的正烷烴的相對含量呈一條連續(xù)的曲線。碳數(shù)5253035占原油體積%2.01.51.00.50110

15

20正烷烴分布曲線主峰碳有機(jī)質(zhì)形成的石油：高碳數(shù)（≥C22）正烷烴多，海相（浮游生物菌藻類）有機(jī)質(zhì)形成的石油：低碳數(shù)（≤C21）正烷烴多。有機(jī)質(zhì)演化程度較高的、年代較老、埋深較大的石油中低碳數(shù)正烷烴多；相反，有機(jī)質(zhì)演化程度低的石油，正烷烴碳數(shù)偏大。受微生物強(qiáng)烈降解的原油中，正烷烴常被選擇性降解，一般含量較低，低碳數(shù)的正構(gòu)烷烴更少。正烷烴分布曲線特征：b.異構(gòu)烷烴石油中的異構(gòu)烷烴以≤C10為主，高碳數(shù)者以類異戊二烯型烷烴最受重視，其特點(diǎn)是在直鏈上每四個碳原子有一個甲基支鏈。常見類異戊二烯型烷烴結(jié)構(gòu)示意圖生物標(biāo)志化合物：指來源于生物體，在有機(jī)質(zhì)演化過程中具有一定穩(wěn)定性，沒有或很少發(fā)生變化，基本保持了原始組分的碳骨架，記載了原始生油母質(zhì)特殊分子結(jié)構(gòu)信息的有機(jī)化合物。又稱為“分子化石”、“地球化學(xué)化石”及“化合物”?！陀袡C(jī)成因重要例如：類異戊二烯型烷烴：姥鮫烷（Pr）、植烷（Ph）四環(huán)甾烷和五環(huán)萜烷（環(huán)烷烴）b.異構(gòu)烷烴Pr/Ph小于1：還原環(huán)境，Pr/Ph大于1：氧化環(huán)境。酸性水介質(zhì)環(huán)境有利于Pr的形成，而偏堿性水介質(zhì)環(huán)境有利于Ph的形成。不同沉積相Pr/Ph

的變化情況表沉積相水介質(zhì)Pr/Ph石油類型咸水深湖相強(qiáng)還原0.2～0.8植烷優(yōu)勢淡水－微咸水深湖相還原0.8～2.8植烷均勢淡水湖沼相弱氧化-弱還原2.8～4.0姥鮫烷優(yōu)勢b.異構(gòu)烷烴性質(zhì)與烷烴相似，但在分子中含有碳環(huán)結(jié)構(gòu)。由許多圍成環(huán)的多個次甲基(-CH2-)組成。石油中的環(huán)烷烴多為五員環(huán)或六員環(huán)，以單環(huán)和雙環(huán)為主。②環(huán)烷烴CCCCCCC五員環(huán)六員環(huán)多環(huán)中以四環(huán)甾烷和五環(huán)萜烷較為重要，其結(jié)構(gòu)與生物體的四環(huán)甾族化合物和五環(huán)三萜烯類化合物有明顯的相似性，是重要的生物標(biāo)志化合物。②環(huán)烷烴環(huán)烷烴的物理常數(shù)（據(jù)張厚福等，1999）——環(huán)烷烴的

、

和沸點(diǎn)都比碳原子數(shù)相同的烷烴高，但仍小于1。②環(huán)烷烴③芳香烴：分子中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，屬不飽和烴。幾種單環(huán)芳香烴的物理常數(shù)名稱(20℃)(℃)沸點(diǎn)(℃)苯0.8795.580.1甲苯0.867-95110.6對二甲苯0.86113.2138.4乙苯0.867-95136.1正丙苯0.862-99.6159.3異丙苯0.862-96152.4連三甲苯0.894-25.5176.1石油所含的非烴化合物數(shù)量不少，尤其是在重質(zhì)餾分中含量更高。主要包括含硫(S)、含氮(N)、含氧(O)化合物。①含硫化合物：硫在石油中可以呈元素硫(S)、硫化氫(H2S)、硫醚(RSR′)、二硫化物(RSSR′)、噻吩及其同系物等形態(tài)出現(xiàn)。②含氧化合物：主要有石油酸（環(huán)烷酸、酚、脂肪酸）、醛、酮等。其烷酸可與金屬結(jié)合形成環(huán)烷酸鹽，在油田水中常見，可作為找油的一種標(biāo)志。（2）非烴類化合物③含氮化合物：含氮化合物中的卟啉類與生物色素有親緣關(guān)系，被作為石油有機(jī)成因重要

。卟啉和釩卟啉的結(jié)構(gòu)式（2）非烴類化合物利用石油中各種化合物沸點(diǎn)不同的特點(diǎn)，加熱蒸餾，將原油分離成不同沸點(diǎn)范圍（即餾程）的若

分，每一部分就是一個餾分。在實(shí)際工作中，用某個溫度范圍內(nèi)（餾程）蒸餾出的餾分的重量或體積百分含量來表示石油的組成，稱為石油的餾分組成。3.石油的餾分組成石油的餾分組成餾分名稱沸點(diǎn)碳原子數(shù)化合物輕餾分石油氣<35℃C1-C4烷烴、環(huán)烷烴35-190℃C5-C12中餾分煤油190-260℃C12-C14烷烴、環(huán)烷烴為主，含有芳烴和含S、N、O化合物。柴油260-320℃C14-C18重瓦斯油320-360℃重餾分潤滑油360-530℃C19-C25高碳數(shù)大分子量環(huán)烷烴、芳烴和含S、N、O化合物。渣油>530℃>C25原油化合物的不同組分，對溶解和吸附性能。和吸附劑具有選擇性考慮到輕餾分部分具有較強(qiáng)的揮發(fā)性，在、過程中常因保存條件不同，造成人為的較大誤差，因此對石油中的組分進(jìn)行分離之前，要先對石油進(jìn)行蒸餾，去掉沸點(diǎn)低于210℃的輕餾分，一律取沸點(diǎn)大于210℃的餾分（即拔頂原油）進(jìn)行組分分離。4.石油的組分組成原油組成分析流程圖→將石油分為飽和烴、芳香烴、非烴和瀝青質(zhì)等組分可溶的＞210℃餾分輕餾分原油蒸餾氣相色譜用正己烷溶解氣相色譜不可溶的烴類+膠質(zhì)瀝青質(zhì)元素分析紅外光譜核磁柱色層法用正己烷或石油醚沖洗用苯?jīng)_洗用-苯?jīng)_洗飽和烴芳烴非烴氣相色譜色譜-質(zhì)譜色譜

色譜-質(zhì)譜元素分析紅外光譜核磁據(jù)油源環(huán)境分：海相油、

油據(jù)有機(jī)質(zhì)成熟度分：（未熟）低熟油、成熟油、高熟油石油的地球化學(xué)分類（B.P.Tissot

and

Welte）:六種類型二、石油的分類Tissot和Welte的石油地球化學(xué)分類方案Tissot和Welte的石油地球化學(xué)分類方案烴類成分含量含硫量石油類型S＞50%AA＜50%P＞40%，且P＞N＜1%石蠟型P≤40%，且N≤40%石蠟－環(huán)烷型P＜N，且N＞40%環(huán)烷型S≤50%AA≥50%P＞10%＞1%芳香－中間型P≤10%且N＞25%＜1%芳香－環(huán)烷型P≤10%且N≤25%＞1%芳香－瀝青型令S＝飽和烴；P＝烷烴（石蠟烴）；N＝環(huán)烷烴，則

S＝P＋N；令A(yù)A＝芳烴＋含N.S.O化合物（膠質(zhì)，瀝青質(zhì)）石蠟型原油：由輕質(zhì)油和一定量的高蠟、高沸點(diǎn)原油組成，高分子量正構(gòu)烷烴含量豐富，膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量低于10％；相對密度一般小于0.85，粘度一般都較低。石蠟－環(huán)烷型原油：膠質(zhì)和瀝青質(zhì)相對含量515％，芳香烴2540％，粘度和密度一般高于石蠟型原油。環(huán)烷型原油：較少，未成熟原油，或是前兩種原油的生物降解產(chǎn)物。芳香－中間型原油：膠質(zhì)和瀝青質(zhì)相對含量可占1030％，芳烴占4070％，相對密度一般高于0.85。芳香－環(huán)烷型和芳香－瀝青型原油都是經(jīng)過次生變化的原油，油質(zhì)重而粘，膠質(zhì)和瀝青質(zhì)相對含量可高達(dá)25％以上。海石油在石油分類三角圖上的分布（據(jù)Tissot

＆Wellte，1978；有改動）S1%S1%海、

石油化學(xué)成分上的基本區(qū)別海相石油以芳香－中間型和石蠟－環(huán)烷型為主，石蠟型為主，部分為石蠟－環(huán)烷型。石油以石油的含蠟量普遍較高（5%），而海相石油含蠟量均小于5％，一般僅0.5％～3％。海相石油一般為高硫石油，海相碳酸鹽巖和蒸發(fā)巖系中的石油，含硫量更高。而

石油一般為低硫石油。海相石油中V、Ni高，且V/Ni>1；而

石油中V、Ni低，且V/Ni<1。海相石油的13C/12C比值一般比

石油的高。三、石油的物理性質(zhì)——石油的物理性質(zhì)主要取決于其化學(xué)組成。顏色無色、淡黃色、黃褐色、深褐色、黑綠色、黑色。我國 黃瓜山和華 港油田有的井產(chǎn)無色石油,大慶、勝利、石油均為黑色顏色與膠質(zhì)-瀝青質(zhì)含量有關(guān)，含量越高，顏色越深。2.密度和相對密度石油的密度：單位體積石油的質(zhì)量石油的相對密度①d420：1atm下，20℃單位體積原油與4℃單位體積純水的質(zhì)量比一般：d420

=0.75-0.98，>0.9---重質(zhì)油；<0.9---輕質(zhì)油②API

度=4141.5

131.5d

60

F

1301404d

60

F波美度=（60?F＝15.5℃）與API度、波美度的換算表（據(jù)張厚福等，1999）15.5℃時相對密度波美度API度15.5℃時相對密度波美度API度1.000010.010.00.848535.035.30.965515.015.10.832540.040.30.933320.020.10.800045.045.40.903225.025.20.777850.050.40.875030.030.220——API度和波美度越大，d4

越小，油質(zhì)越輕。2.密度和相對密度影響石油相對密度的主要因素：石油密度與含氫量的關(guān)系圖（據(jù)潘鐘祥，1987）①主要取決于化學(xué)組成：同一族分，d420隨碳數(shù)增加而變大；4碳數(shù)相同的烴類，烷烴d

20較小，環(huán)烷烴居中，芳烴最大；高分子量成分或膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高的原油，d420較大4——實(shí)質(zhì)上，石油的d

20取決于其中的含氫量。15141110含氫石油的相對密度含氫量（%）有氣頂氣條件下，石油體積隨壓力的變化（轉(zhuǎn)引自A.I.Levorson，1954）②溶解氣多：相對密度??；③其它條件不變時，若油藏中無氣頂，相對密度隨溫度增高而降低，隨壓力增大而增大；若油藏中存在氣頂，則情況有所不同。3532550壓力（psi)殘油體積的增加（%）3.體積膨脹系數(shù)：溫度每升高1oF，單位體積石油增加的體積量?！S石油密度降低而增大；低分子量烴含量高的石油膨脹系數(shù)較大。石油受力發(fā)生流動時，其

分子間有一種內(nèi)摩擦力分子間的相對運(yùn)動——石油的粘滯性。粘滯性大小用粘度（μ）來度量。粘度分為動力粘度、運(yùn)動粘度和相對粘度三種表示方式。4.粘度①若ΔP=1Pa，L＝1m，F(xiàn)＝1m2，液體以1m/s恒速相對流動，則其粘度為1Pa.S。（ΔP=P1-P2，t為溫度）②若ΔP＝1dyn，L＝1cm，F(xiàn)＝1cm2，液體以1cm/s恒速相對流動，則其粘度為1P＝100cP。（1）動力粘度（絕對粘度）單位SI制：Pa.S（帕斯卡?秒）C.G.S制：厘泊（cP）、泊（P）（1帕斯卡秒相當(dāng)于10泊即1000厘泊，即1mPa·s＝1cP

）運(yùn)動粘度：動力粘度與相對密度之比，單位：m2/s相對粘度：液體的絕對粘度與同溫條件下水的絕對粘度之比，稱為該液體的相對粘度。恩氏粘度（Et）：在恩氏粘度計(jì)中，用200ml石油與20℃時同體積蒸餾水通過直徑為2.8mm細(xì)管的流出時間（水流出的時間約為50秒）之比。根據(jù)測定的Et值，可以通過查換算表，獲得運(yùn)動粘度，并可計(jì)算出動力粘度。4.粘度——取決于石油的化學(xué)成分和外界的溫度、壓力條件?；瘜W(xué)成分：烴碳數(shù)增大或芳烴、非烴化合物增多，原油粘度增大；碳數(shù)相同的烴類的d

20

、μ：烷烴<環(huán)烷烴<芳烴。4溶解氣量：溶解氣量增加，原油粘度降低。溫度：隨溫度增加，原油粘度下降。壓力：若為無氣頂?shù)挠筒?，壓力增加，原油粘度增大；若有氣頂，則變化較為復(fù)雜。影響石油粘度的主要因素：5.溶解性難溶于水石油中各種成分在水中溶解度由大→小順序是：非烴→芳香烴→環(huán)烷烴→烷烴除甲烷外，烴類在水中的溶解度隨分子量增加而減小。溫度升高或水中溶解CO2量增大，石油在水中溶解度增大。若水中含鹽度增加，烴溶解度下降?？扇苡跉猓N氣）較高溫度壓力下，部分低分子量液態(tài)烴可溶于烴氣中。選擇性溶解于不同化合物選擇性溶解于氯仿（

CHCl3

）、苯、CCl4，石油醚等 中。5.溶解性6.熒光性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，被稱作石油的熒光性。多環(huán)芳烴、油質(zhì)發(fā)天藍(lán)色熒光輕質(zhì)油發(fā)淺藍(lán)色熒光膠質(zhì)多的石油發(fā)綠-黃色熒光瀝青質(zhì)多的石油發(fā)褐色熒光當(dāng)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。偏振光振動面的旋轉(zhuǎn)角度稱旋光角。石油的旋光角一般幾分之一度-幾度，且多數(shù)右旋，順時針方向旋轉(zhuǎn)。石油具有旋光性的原因：源于生物體的某些有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)不對稱，具有手征性（即：含有手征性碳原子）。例如：石油中的含N化合物及甾烷、萜烷等生物標(biāo)志化合物——石油有機(jī)成因 之一。7.旋光性——地層越老，旋光角越小。地質(zhì)時代絕對 ，百萬年資料數(shù)目旋光角+aD第三紀(jì)7~6586+0.63白堊紀(jì)65~13618+0.28侏羅紀(jì)136~19020+0.20二疊紀(jì)225~2803+0.19石炭紀(jì)280~34528+0.24泥盆紀(jì)345~39521+0.18志留紀(jì)395~44014+0.12不同地質(zhì)時代石油的旋光角平均值7.旋光性8.凝固點(diǎn)石油失去流動能力的最高溫度稱為凝固點(diǎn)。石油的凝固點(diǎn)變化范圍很大，從-50℃～30℃。石油凝固點(diǎn)的高低與石油中重質(zhì)組分的含量有關(guān)，特別是與石蠟的含量有關(guān)，石蠟含量多，凝固點(diǎn)高；相反石油中輕質(zhì)組分含量高，凝固點(diǎn)低。采油過程中常見的結(jié)蠟現(xiàn)象就是原油的凝固現(xiàn)象。石油及其產(chǎn)品具有極高的電阻率。與高礦化度的油田水和沉積巖相比，可視為無限大，為非導(dǎo)體。石油的電阻率…..109～1016Ω·m高礦化度的油田水的電阻率…..0.02～0.1Ω·m沉積巖的電阻率……1～104Ω·m利用電阻率測井資料可以推測油、氣、水層。9.導(dǎo)電性10.熱值熱值:即發(fā)熱量。石油燃燒時可產(chǎn)生大量的熱量，產(chǎn)生熱量的主要元素是碳和氫。每公斤碳完全燃燒時能放出8000千卡熱量，每公斤氫放出的熱量達(dá)34200千卡，是碳的發(fā)熱量的4倍多。石油中的氫含量比煤和油頁巖中氫的含量都高，因此它的熱值也高，每公斤可達(dá)

10000～11000千卡，比煙煤高出40～60%。四、重質(zhì)油、瀝青砂與固體瀝青重質(zhì)油和瀝青砂重質(zhì)油：在原始油層溫度下，脫氣石油粘度為100-10000mPa·s，或在標(biāo)準(zhǔn)條件下密度為0.934-1.00g/cm3的石油。瀝青砂（超重油）：在儲層條件下，粘度大于10000mPa·s，或在標(biāo)準(zhǔn)條件下密度大于1.00g/cm3的石油。重質(zhì)油和瀝青砂的化學(xué)成分常規(guī)油的組成相似，但氧、硫、氮等元素含量高。富含微量元素，高于常規(guī)石油幾倍至幾十倍。烴類含量低（一般＜60%），非烴、瀝青質(zhì)含量高（10～30%）。重質(zhì)油和瀝青砂的物理性質(zhì)與常規(guī)油相比：相對密度大、粘度大、含蠟量低、凝固點(diǎn)低1.重質(zhì)油和瀝青砂石油及石油的固態(tài)衍生物，統(tǒng)稱為石油瀝青類。石油固態(tài)衍生物：石油在熱力和氧化、細(xì)菌的生物化學(xué)作用下，原油發(fā)生物理分異、化學(xué)分化、及變質(zhì)等次生變化的產(chǎn)物，包括地蠟、地瀝青、石瀝青等，又叫固體瀝青。我國的老君廟油田、克拉瑪依油田等地，地表都有固體黑色瀝青。2.固體瀝青固態(tài)瀝青多為深褐色至黑色的有機(jī)礦物，一般分布于地表和淺層，可作為找油的直接標(biāo)志。與石油有關(guān)的固體瀝青種類繁多（100多種）。根據(jù)它們的成因和物理化學(xué)特征，將固體瀝青分為十余種類型。固體瀝青的成因分類物理分異產(chǎn)物風(fēng)化產(chǎn)物腐殖化產(chǎn)物變質(zhì)產(chǎn)物地蠟高氮瀝青貧膠瀝青軟瀝青地瀝青石瀝青酸性碳質(zhì)瀝青腐質(zhì)碳質(zhì)瀝青碳質(zhì)瀝青碳瀝青次石墨硬瀝青脆瀝青黑瀝青焦性瀝青2.固體瀝青第二節(jié)

天然氣一、天然氣的化學(xué)組分二、天然氣的產(chǎn)出狀態(tài)三、天然氣的物理性質(zhì)一、天然氣的化學(xué)組分烴氣：主要為C1－C4的烷烴，其中以甲烷（CH4）最多，重?zé)N氣較少；其內(nèi)可溶有少量C5、C6等烴氣。+干氣（貧氣）：CH4≥95%、C2

＜5%濕氣（富氣）：CH4≤95%、C2+＞5%非烴氣：總量不多，但種類不少，主要有N2、CO2、CO、H2S、H2等氣體，還含有微量的惰性氣體。天然氣：存在于地殼巖石空隙（孔、洞、縫）、天然生成的、以烴為主的可燃?xì)怏w。二、天然氣的產(chǎn)出狀態(tài)型：氣藏氣、氣頂氣、凝析氣分散型：溶解氣、煤層氣、固態(tài)氣水合物根據(jù)氣體在存在的狀態(tài)分為：氣藏氣：指基本上不與石油伴生，單獨(dú)成純氣藏的天然氣。1.氣藏氣甲烷含量在氣體成分中常占95%以上，重?zé)N氣含量極少，不超過1-4%，屬于干氣(貧氣)。非烴氣比較富集時，可成為非烴氣藏。出現(xiàn)頻率（%）：1.＞50%；2.10%-50%；3.1%-10%；4.

0.1

%

-1%

；5＜0.1

%世界氣藏氣成分圖氣藏氣是以氣態(tài)烴為主，含烴量超過

80%的氣藏約占?xì)獠乜倲?shù)的85%以上；氮?dú)鉃橹鞯臍獠夭坏?0%；以

或硫化氫等酸性氣體為主的氣藏低于1%。2.氣頂氣氣頂氣：指與石油共存于油氣藏中、呈游離氣頂狀態(tài)的天然氣。在成因和分布上均與石油關(guān)系密切，重?zé)N氣含量可達(dá)百分之幾至幾十，僅次于甲烷，屬于濕氣(富氣)。隨著地層壓力的增減，氣頂氣可溶于石油或析出。凝析氣：在，當(dāng)溫度、壓力超過臨界條件時，液態(tài)烴逆蒸發(fā)而形成的氣體。一旦采出后，由于地表壓力、溫度降低而逆凝結(jié)為輕質(zhì)油，即凝析油。凝析氣藏：凝析油占到一定比例（我國：>30g/m3）的氣藏。它們通常埋藏深度較大，多分布在

3000至4000m或更深處。3.凝析氣4.溶解氣溶解氣：地層條件下，溶于石油或水的天然氣。包括油溶氣和水溶氣。相同條件下，天然氣在石油中溶解度遠(yuǎn)大于在水中溶解度。油溶氣（濕氣，C2+可達(dá)40%）水溶氣（CH4、N2、C2+氣、CO2少）5.煤層氣煤層氣（礦井瓦斯）：指基本上運(yùn)移，而留在煤層或含煤層系氣源巖中的呈分散狀態(tài)的天然氣，呈吸附或游離狀態(tài)。以CH4為主，含N2、CO2、H2S等。天然氣水合物：指在高壓、低溫條件下，甲烷等氣體分子天然地被封閉在水分子的擴(kuò)大晶格中，呈固態(tài)的結(jié)晶化合物。這種固態(tài)氣體水合物多分布在氣溫較低的極地和凍土帶，特別是在氣溫低而水深大的深海沉積物中(洋底)。6.天然氣水合物三、天然氣的物理性質(zhì)天然氣一般無色，可有

味或硫化氫味，可燃。在

較高溫度壓力下，C4～C7烷烴及部分環(huán)烷烴、芳烴及有機(jī)硫化物，亦可呈氣態(tài)存在。1.密度和相對密度（1）天然氣的密度：單位體積氣體的質(zhì)量?！皾駳狻钡拿芏却笥凇案蓺狻?。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（105Pa，15.55℃），地表天然氣的各組分密度為0.6773kg/m3（甲烷）～3.0454kg/m3（戊烷）。天然氣混合物的密度一般為0.7～0.75kg/m3;石油伴生氣，可達(dá)1.5kg/m3。天然氣的密度隨重?zé)N含量尤其是高碳數(shù)的重?zé)N含量以及CO2和H2S含量的增加而增大。（2）天然氣的相對密度指相同溫度、壓力下（如1×105Pa

，15.55℃；或1×105Pa，20℃），天然氣密度與空氣密度的比值。γg=ρg/ρa(bǔ)=Mg/ρa(bǔ)=

Mg/28.97天然氣中烴類各組分的相對密度為0.5539（甲烷）～2.4911（戊烷），烴氣混合物一般在0.56～1.0之間，隨重?zé)N及CO2、H2S含量的增加，天然氣相對密度增大。1.密度和相對密度2.粘度——反映了其分子間產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的大小，是度量天然氣抵抗流動能力的一種參數(shù)。其大小與壓力、溫度和氣體成分等有關(guān)：接近常壓條件下，隨溫度增加而變大，隨分子量增加而減小。較高壓力下，隨壓力增高而增大，隨溫度升高而降低，隨分子量增加而增大。隨非烴氣含量增加，天然氣粘度增大。3.蒸氣壓力蒸氣壓力：將氣體液化時所需施加的壓力，稱為該氣體的飽和蒸氣壓力。蒸氣壓力隨溫度升高而增大。同一溫度條件下，碳?xì)浠衔锏姆肿恿吭叫?，則其蒸氣壓力越大，因此甲烷比其同系物的蒸氣壓大得多。4.溶解性相同條件下，天然氣在石油中的溶解度遠(yuǎn)大于在水中的溶解度。當(dāng)天然氣中重?zé)N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。在石油中溶有天然氣時，可以降低石油的相對密度、粘度及表面張力。天然氣在水中的溶解系數(shù)很大程度上取決于氣體的組分、溫度、壓力及含鹽量。（1）水溶氣天然氣組分甲烷乙烷丙烷丁烷異丁烷二氧化碳硫化氫氮?dú)馊芙庀禂?shù)0.0330.0470.0370.0360.0250.872.580.016常見的天然氣組分在純水中的溶解系數(shù)（20℃，1×105Pa）低壓型：含氣量一般在1～5m3/t，不單采，但可綜合利用。高壓地?zé)嵝停阂话愠霈F(xiàn)于異常高壓帶下的高壓地?zé)崴?，含氣量較高，降壓時可出現(xiàn)強(qiáng)烈排氣作用；如

威遠(yuǎn)高壓水溶氣田穩(wěn)定地臺區(qū)含油氣盆地：水溶氣主要成分是甲烷和氮，重?zé)N氣和含量一般不超過10～12%年輕褶皺區(qū)含油氣盆地：水溶氣含

濃度較高。水溶氣化學(xué)成分變化規(guī)律有助于指明尋找油氣藏的方向。（2）油溶氣天然氣在石油中的溶解度：是指在地層溫壓條件下，液

態(tài)石油中所溶有的、而在地表溫壓條件下（溫度壓力均下降）可析出的氣體量（m3氣／m3油）。在石油中溶有天然氣時，

可以降低石油的密度、粘度及表面張力。4.溶解性在地層條件下，原油中溶解氣開始析離出來時的壓力，稱油藏的飽和壓力（P飽）。若P飽與P地相等，即油內(nèi)溶解氣剛好飽和，壓力稍降，就會有氣體析出，此時的油藏稱為飽和油藏；P飽大于P地：過飽和油藏，此時通常為帶氣頂?shù)挠蜌獠兀籔飽小于P地：未飽和油藏，此時原油中溶解氣還未飽和?！柡图斑^飽和油藏比未飽和油氣藏含

的溶解氣。4.溶解性每m3天然氣燃燒時所發(fā)出的熱量，稱為熱值。單位：kcal/m3，kcal/kg，kJ/m3，kJ/kg（1kcal＝1000cal＝4.1868kJ＝4186.8J）天然氣的熱值變化很大。烴氣含氫量高，氫熱值可達(dá)34000kcal/m3，因此天然氣具有較高熱值，燃燒比較充分，是比較潔凈的優(yōu)質(zhì)

。碳數(shù)高的烴氣熱值高。5.熱值第三節(jié)

油田水一、油田水的來源二、油田水的礦化度三、油田水的化學(xué)組成四、油田水的類型廣義的油田水:指油氣田內(nèi)的層水。水，包括油層水和非油狹義的油田水:指油氣田范圍內(nèi)直接與油層連通的，即油層水。油層水特征：帶色、混濁、可導(dǎo)電、

＞1，有煤油味或硫化氫氣味；若含有MgSO4，嘗之有苦味。水、一、油田水的來源沉積水：指沉積物堆積過程中保存在其中的水。滲入水：大氣降雨時滲入 空隙和滲透性巖層中的水。深成水：又稱內(nèi)生水，指來源于上地幔及地殼深部、由巖漿游離出來的初生水（即原生水）和變質(zhì)作用過程的變質(zhì)水。轉(zhuǎn)化水：沉積成巖和烴類形成過程中，粘土轉(zhuǎn)化脫出的層間水及有機(jī)質(zhì)向烴類轉(zhuǎn)化時分解出的水。二、油田水的礦化度單位體積油田水中所含溶解狀態(tài)的固體物質(zhì)總量，稱礦化度。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。油田水礦化度比地表水高，且隨埋深增大而增大。河湖水：幾百mg/l海

水：35000

mg/l油田水：幾千–

數(shù)十萬mg/l

，

盆地比海相低。三、油田水的化學(xué)組成無機(jī)鹽類：陽離子：Na＋(K＋)、Ca2＋、Mg2＋2-

2－陰離子：Cl-、HCO3-、SO4

、（含CO3

）有機(jī)組分：烴類、環(huán)烷酸、酚、苯等。溶解氣：CO2、CO、N2、CH4、C2+微量元素：碘、溴、硼、鍶、鋇等。四、油田水的類型天然水中溶解的物質(zhì)成分極其復(fù)雜，有鹽分、各種氣體、有機(jī)物質(zhì)、微量元素等。其中無機(jī)鹽中含量最多、最主要、

在常規(guī)水分析中經(jīng)常分析的是以下幾種離子：Na+（含K+）、-

2-Ca2+、Mg2+和Cl-、SO42-、HCO3

（包括CO3

）。在各種分類方案中，以Sulin

（蘇林）分類較為簡明，應(yīng)用廣泛。2-

-

+

2+

2+根據(jù)水中主要離子(Cl-、SO4

、HCO3

、Na

、Mg

、Ca )彼此化學(xué)親和力的強(qiáng)弱順序而組成鹽類的原則，作為劃分“型”的依據(jù)。通過對rNa+/rCl-、（rNa+-rCl-）/rSO

2-和（rCl--rNa+）/rMg2+三4個系數(shù)的計(jì)算，將天然水劃分為以下類型：天然水成因圖解蘇林的成因分類：CaCl2型：(Cl-

-Na+)/Mg2+＞

1深成水、油田水MgCl2型：

0＜(Cl--Na+)/Mg2+＜1海水、鹽湖水NaHCO3型：4(Na+-Cl-)/SO

2-

＞1油田水（高礦化度）地表淡水（低礦化度）Na2SO4型：40

＜(Na

+-Cl-)/SO

2-＜1地表淡水水型成因系數(shù)（毫克當(dāng)量%）Na+/Cl-（

Na+

-

Cl-

）/SO

2-4（

Cl-

-

Na+

）/Mg2+環(huán)境CaCl2型＜1＜0＞1深成水、油田水MgCl2型＜1＜0＜1海水、鹽湖水NaHCO3型＞1＞1＜0油田水（高礦化度）；地表淡水（低礦化度）Na2SO4型＞1＜1＜0地表淡水蘇林分類：通過對Na+/Cl-、（

Na+-Cl-）/SO42-和（

Cl--Na+）/Mg2+三個系數(shù)的計(jì)算，將天然水劃分為以下類型：（1）CaCl2型水：形成于地殼深部封閉性良好、水體交替停滯的還原環(huán)境。CaCl2

型水環(huán)境利于油氣藏保存，所以油田水往往是高礦化度的CaCl2型水，但其與油氣物質(zhì)間無成因聯(lián)系。四種類型水的形成條件：（2）NaHCO3型水——形成條件多樣①高礦化度NaHCO3型水：是油氣物質(zhì)存在的還原環(huán)境的產(chǎn)物。成因上與油氣田有關(guān)。四種類型水的形成條件：②低礦化度NaHCO3型水：兩種成因花崗巖、長石砂巖發(fā)育區(qū)，巖石被含有CO2的雨水強(qiáng)烈沖刷，使長石高嶺土化，可出現(xiàn)NaHCO3型地表淡水。富含鈉鹽的堿土區(qū)，含重碳酸鈣的地表水與土壤中吸附狀的鈉離子進(jìn)行陽離子交換作用，亦會產(chǎn)生NaHCO3型地表淡水。四種類型水的形成條件：（3）MgCl2型水——形成條件多樣①主要是海水在瀉湖中蒸發(fā)濃縮所致。②大陸淡水溶濾海相沉積巖中所保留的鹽分而形成。③

CaCl2型水與上部