第1章油氣田地下流體的基本特征22

第一章

油氣田地下流體的基本特征石油的化學組成及物理性質(zhì)天然氣的化學組成及物理性質(zhì)油田水的化學組成及物理性質(zhì)石油油層蓋層天然氣水碳（C）、氫（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）84-87%11-14%1-4%第一節(jié)石油一、石油的元素組成***（常見30多種）儲存在于地下巖石空隙（孔、洞、縫）中的、天然生成的、以液態(tài)烴為主要化學組分的可燃有機礦產(chǎn)。*****石油？1、主要元素組成烴類組成化合物，富集于膠質(zhì)、瀝青組分中——諸如Fe、Ca、Mg、Si、Al、V、Ni等，其中V、Ni研究較清楚一、石油的元素組成***2、微量元素（30余種）二、石油的化合物組成

***

碳和氫組成的碳氫化合物高達420多種1.烷烴（C原子單鍵相連呈鏈式）（一）石油中的烴類化合物（按結構分）正構烷烴——C1~C45，≤C35

占原油體積5-25%，輕質(zhì)油中含量高異構烷烴——異戊間二烯型，≤C10為主C葉綠素的側鏈—植醇→生物成因標志異戊二烯烴同系列立體化學結構圖2.環(huán)烷烴（C原子以單鏈相連呈閉合環(huán)狀）→含碳環(huán)結構→單環(huán)、雙環(huán)、三環(huán)及多環(huán)石油中多為五員環(huán)或六員環(huán)——環(huán)戊烷、環(huán)己烷及其同系物多環(huán)中以四環(huán)甾烷和五環(huán)萜烷較為重要——旋光性→生物成因標志（一）石油中的烴類化合物3.芳香烴（含苯環(huán)結構的不飽和烴）單環(huán)多環(huán)稠環(huán)1.含硫化合物——萬分之幾至百分之幾

存在形式：

元素硫、硫化氫、硫醇、硫醚、二硫化物、噻吩及其同系物等如CH3-SH（甲基硫醇）（二）石油中的非烴類化合物除C、H外，還含有S、N、O評價石油質(zhì)量的指標

2.含氮化合物——萬分之幾至千分之幾

動物的血紅素和植物的葉綠素

（二）石油中的非烴類化合物研究石油成因葉綠素（A）與原油中的卟啉（B）、植烷（Ph）、姥鮫烷（Pr）結構比較圖（二）石油中的非烴類化合物環(huán)烷酸分布普遍，在水中溶解度?。画h(huán)烷酸易形成各種鹽類，堿金屬的環(huán)烷酸鹽易容于水3.含氧化合物——萬分之幾至千分之幾——環(huán)烷酸、脂肪酸、酚、酮（二）石油中的非烴類化合物↓找油標志三、石油的物理性質(zhì)***

1.顏色（膠質(zhì)+瀝青質(zhì)含量有關）無色（四川黃瓜山、大港油田）、黃色、綠色、淺紅色、褐色、黑色。芳烴＋非烴含量高，顏色深；反之，顏色淺。密度：單位體積的質(zhì)量：g/cm3或t/m3;

相對密度（比重）：d420：1atm下20℃脫氣原油與4

℃同體積純水的重量比。0.75~0.98之間。＞0.934重質(zhì)石油；＜0.934輕質(zhì)石油相對密度大小取決于化學組成，T、P、溶解氣量等；2.相對密度表示流體流動的難易程度，粘度越大，越不易流動

CGs制：10泊=1000厘泊等價于

SI制：1Pa.s=1000mpa·s3.粘度化學組成:分子小、烷烴及環(huán)烷烴↑，粘度↓T↑、粘度↓；P↑，粘度↑；溶解氣含量↑粘度↓三、石油的物理性質(zhì)4.溶解性難溶于水、易溶于有機溶劑、石油和天然氣互溶三、石油的物理性質(zhì)5.熒光性原油在紫外光照射下，產(chǎn)生熒光的特性；不飽和烴及其衍生物產(chǎn)生（飽和烴不發(fā)光）不飽和烴的濃度及分子量↑，熒光色加深三、石油的物理性質(zhì)6.旋光性當偏光通過石油時，使偏光面旋轉一定角度的特性。右旋，旋光面的角度為1度左右三、石油的物理性質(zhì)不對稱分子結構有關★石油具有旋光性的原因：源于生物體的某些有機化合物分子結構不對稱，例：石油中的含N化合物及甾烷、萜烷等生物標志化合物。——石油有機成因的有力證據(jù)。7.導電性（非導體）電阻率：109~1016Ω·m

油田水:0.02~0.1Ω·m

沉積巖：1~10Ω·m用電阻率測井判斷油層的基礎。三、石油的物理性質(zhì)低凝固點的原油為優(yōu)質(zhì)原油8.凝固點石油冷卻，失去流動性時的溫度；狹義：在地下巖層中存在的，以烴類為主的氣體?；蛑概c油田和氣田有關的可燃氣體，成份以氣態(tài)烴為主，多與生物成因有關。*****第二節(jié)天然氣天然氣？廣義：自然界中一切天然生成的氣體（包括大氣、地表沉積物中氣、沉積巖中氣、海洋中溶解氣、巖漿巖中氣、變質(zhì)巖中氣、地幔氣、宇宙氣等）一、分類****

存在的相態(tài)：游離態(tài)、溶解態(tài)、吸附態(tài)、固態(tài)氣水合物分布特征：聚集型、分散型與石油產(chǎn)出的關系：伴生氣、非伴生氣①氣藏氣：圈閉中天然氣的單獨聚集。

CH4含量高、C2+少——干氣，也可能為非烴氣絕大多數(shù)氣藏氣是以氣態(tài)烴為主；含烴量超過80%的氣藏約占氣藏總數(shù)的85%以上；氮氣為主的氣藏不到10%；以二氧化碳或硫化氫等酸性氣體為主的氣藏低于1%。

②氣頂氣：指與石油共存于油氣藏中，呈游離態(tài)存在的天然氣。

C2+高＞5%——濕氣③凝析氣：在地下，當溫度、壓力超過臨界條件時，液態(tài)烴逆蒸發(fā)而形成。含一定量凝析油。

⑥固態(tài)氣水合物（冰凍甲烷，水化甲烷）在高壓、低溫條件下，甲烷等氣體凍結在水分子的擴大晶格中。——液態(tài)水、溫度低、壓力大→主要發(fā)現(xiàn)于凍土層、極地、深海沉積物中；④煤層氣（礦井瓦斯）煤層中所含吸附或游離狀態(tài)的天然氣。與煤系有關的氣體；CH4為主，含N2、Co2、H2s及氨；分散型⑤溶解氣：地層條件下，溶于石油或水的天然氣。油溶氣：油藏中溶解的天然氣，

C2+高，可達40%，水溶氣CHOSN微量元素65~80%12~20%二、天然氣的化學組成***1.元素組成烴類——CH4為主，數(shù)量不等的C2+、

C2~C4為主；非烴類——Co2、N2、H2s；2.化合物組成

冀中坳陷趙蘭莊構造Ek-Es4：高壓硫化氫氣藏，硫化氫92%；

——與地層中含石膏有關濟陽坳陷平方王油氣田下第三系天然氣：二氧化碳63-66%；

——與玄武巖與石灰?guī)r接觸的加熱分解有關

普光氣田——迄今為止我國規(guī)模最大、豐度最高的特大型整裝海相氣田到2008年預計探明儲量將達到5000億立方米至5500億立方米，年產(chǎn)能將達到120億立方米凈化氣。干氣、硫化氫含量高；

指在標準狀況下，單位體積天然氣與同體積空氣的質(zhì)量之比。

0.56-0.90；三、天然氣的物理性質(zhì)***1.相對密度2.粘度

n×10-2~10-2

mPa·s；P、T、分子量、非烴氣含量3.溶解性——易溶于石油難溶于水CH4——0.3m3/m3油0.033m3/m3水

水中溶解性——T、氣體組分有關

油中溶解性——壓力、天然氣組成、石油性質(zhì)4.蒸汽壓力將氣體液化時所需施加的壓力；溫度——T↑，P↑（相同M）；分子量—M↓，P↑（相同T）；5.臨界溫度和臨界壓力臨界溫度：氣相物質(zhì)能維持液相的最高溫度臨界壓力：在臨界溫度時，氣態(tài)物質(zhì)液化所需最低壓力第三節(jié)油田水油田水？****廣義：指含油氣區(qū)域內(nèi)與油氣藏有密切聯(lián)系的地下水，包括油層水和非油層狹義：直接與油層連通的地下水。指油層水一、油田水的賦存狀態(tài)及來源依據(jù)巖石中的蘊藏狀態(tài)：超毛細管水（自由水）：管形孔隙直徑>0.5mm，裂縫寬度>0.25mm。

蘊藏在儲集層的超毛細管孔隙中，在重力的作用下可以自由移動和傳遞靜水壓力。毛細管水：管形孔直徑0.5-0.0002mm，縫寬0.25-0.0001mm。蘊藏在儲集層的毛細管孔隙中，當作用于水的外力超過孔隙毛細管力時，水可以流動。微毛細管孔隙（束縛水、吸附水、結合水）：管形孔直徑<0.0002mm，縫寬<0.0001mm。

存在于巖石顆粒表面，呈薄膜狀被吸附，吸附水層只有幾個分子厚，但吸附力極大，可達10000Kg/Cm2。水難以自由運動。氣態(tài)水：充滿于被水飽和的巖石空隙中，通過蒸發(fā)和凝結作用，與液態(tài)水相互轉化，對巖石中的水分配有一定的影響。一、油田水的賦存狀態(tài)及來源油田水主要有四種來源：沉積水：

沉積物堆積的過程中保存在其中的水。滲入水：大氣降雨時滲入地下空隙和滲透性巖層中的水。深成水：內(nèi)生水來源于上地幔及地殼深部、由巖漿游離出來的初生水和變質(zhì)作用過程中的變質(zhì)水。轉化水：

沉積成巖和烴類形成的過程中，粘土礦物轉化脫出的層間水及有機質(zhì)向烴類轉化時分解出的水。油田水實際是各種來源的水不同比例的混合，經(jīng)過一系列復雜的物理化學作用，與油氣相伴生的油層水。油田水與油氣藏的關系《背斜型型油氣藏中的油田水》《尖滅型油氣藏中的油田水》無機組成

常量組分

微量組分碘、溴、硼、銨、鍶、鋇

有機組成烴類——C1—C4氣態(tài)烴、液態(tài)烴、苯系化合物酚———鄰甲酚、甲酚有機酸—環(huán)烷酸、脂肪酸、氨基酸氣體成分

溶解了許多烴類氣體和非烴類氣體二、油田水的化學組成**幾種離子C1-、SO42-、CO32-、HCO3-幾十種元素H2S、CO2、N2、HeNa+、K+、Ca2+、Mg2+油田水礦化度三、油田水的礦化度**1.顏色：一般帶有顏色、透明度差2.相對密度：>1（由于含鹽類）3.粘度：比純水高，礦化度↑

、溫度↓；4.導電性：導電，礦化度及T↑；四、油田水的物理性質(zhì)天然水成因圖解

CaCl2型：（Cl-Na）/Mg＞1深成水、油田水

MgCl2型：＜0（Cl-Na）/Mg＜1海水、鹽湖水

NaHCO3型：（Na-Cl）/SO4＞1油田水（高礦化度）地表淡水（低礦化度）

Na2SO4型：0＜（Na-Cl）/SO4

＜1地表淡水五、油田水的分類****蘇聯(lián)水文學家蘇林分類：系

數(shù)

水型

成因Na/ClNa+-Cl-/SO42-Cl--Na+/Mg2+＞1＜1＜0硫酸鈉型大陸環(huán)境地表淡水＞1＞1＜0重碳酸鈉型大陸環(huán)境油田水高礦化度地表水低礦化度＜1＜0＜1氯化鎂型海洋環(huán)境海水、鹽湖水＜1＜0＞1氯化鈣型深成環(huán)境油田水本章重點講述了油氣水的基本概念、化學組成及物理性質(zhì)主要內(nèi)容包括：

●石油、天然氣、油田水的概念

●石油的化學組成及物理性質(zhì)

——元素組成、化合物組成、物理性質(zhì)及其影響因素；

●天然氣的化學組成及物理性質(zhì)

——產(chǎn)出