石油地质学课件学习资料.ppt

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石油的成份和性质,石油,一种存在于地下岩石孔隙介质中的由各种碳氢化合物与杂质组成的，呈液态和稠态的油脂状天然可燃有机矿产,组成,可分为,元素组成,、,馏分组成,、,组分组成,和,化合物组成,，,三者有相互关系,；依据石油中各种结构类型化合物的含量，可对,石油进行分类,；不同环境下生成的石油，比如,海陆相石油的特征有明显的区别,；石油没有固定的成分，因此石油没有确定的物理参数，石油的,物理性质,取决于它的化学组成。,石油的元素组成,主要元素,碳,（84%）,、氢,（13%）、,氧、氮、,碳,氢,硫,石油的元素组成,硫是一种有害元素。一般小于1%，平均0.65%；,对石油管具有强的腐蚀作用，另外硫化氢气体有剧毒，对石油开发十分不利。,含硫量小于1%的为低硫原油,含硫量大于1%的为高硫原油。,硫在油田发中是有害的元素,轮南油田的油管客被腐蚀情况,2003年重庆天然气井喷事故造成重大损失,石油的元素组成,微量,元素,已发现的33种微量元素。他们是,铁、钙、镁、硅、铝、,钒、镍,、,铜、锑、锰、锶、钡、硼、钴、锌、钼、铅、锡、钠、钾、磷、锂、氯、铋、铍、锗、银、砷、镓、金、钛、铬、镉。,石油的,馏分,是利用组成石油的化合物具有不同沸点的特性，加热蒸馏，将石油切割成不同沸点范围（即馏程）的若干部分，每一部分就是一个馏分,组 成,图,1-10,原油组成分析流程图,(,据陈荣书，,1994,，有改动,石油的,组分,利用石油在不同的有机溶剂中的溶解、吸附情况，选用不同的有机溶剂和吸附剂将石油分成不同的部分，以便进一步研究。,组 成,石油的化合物组成,降解油,海相油,陆相油,正构烷烃,异构烷烃,芳 烃,非烃化合物,（O、S、N）,环烷烃,属饱和烃，在常温常压下，14个碳原子（C,1,C,4,）的烷烃为气态，516个碳原子（C,5,C,16,）的烷烃为液态，17个碳原子以上（C,17,）的高分子烷烃皆呈固态。,轻质石油中正构烷烃可达30%以上，而重质石油可小于15%。其含量主要取决于：,1.生成石油的原始有机质的类型：陆相原油含量多，海相原油含量少。,2.原油的成熟度：可用 来判断原油的成熟度。,正构烷烃（40%）,正烷烃分布曲线,成熟原油,未成熟,过成熟,23,15,30,正常原油,异构烷烃（20%）,结构,环烷烃（20%）,单双环,CnH2n,CnH2n-2,一般，单、双环占环烷烃的5055%；,三环占环烷烃的20%；,四、五环占环烷烃的25%。,原油中大于四环的环烷烃一般具有很高的旋光性，所以没成熟的原油旋光性高。多环环烷烃与四环的甾族化合物和五环的三萜稀类化合物很相似，被作为有机成因的主要证据之一。,三环,CnH2n-4,多环,塔中111井4489.7m,塔中11井,4418.4m,塔中45井5293.6m,伽玛蜡烷,25-降藿烷,多环环烷烃与,四环的甾族化合物,和,五环的三萜稀类化合物,很相似，被作为有机成因的主要证据之一。,芳香烃（15%）,单环,在石油的低沸点馏分中，芳香烃含量较少，且多为单环芳香烃，如苯、甲苯和二甲苯。随沸点升高，芳香烃含量亦增多，除单环芳香烃外，出现双环芳香烃，如联苯。在重质馏分中还可能出现稠环芳香烃，如萘和菲，蒽的含量较少。,多环,多环,非烃化合物,含硫化合物,石油中硫来自有机物的蛋白质和围岩的含硫矿物石膏等,非烃化合物,含氧化合物,环烷酸（常为环戊烷酸）占酸性物质90%以上，易与碱金属作用生成环烷酸盐，极易溶于水，因此，油田水中环烷酸可作为一种含油气性直接标志。,非烃化合物,含氮化合物,原油中含有具有重要意义的中性含氮化合物，即，,卟啉化合物,它是石油有机成因的重要生物标志物。,碱性含氮化合物,非碱性含氮化合物,组份,（溶剂分分离）,族份,（色谱）,馏份,（热分离）,油质,饱和烃,汽油,苯胶质,芳香烃,煤油,洒精苯胶质,非烃,柴油,沥青,沥青质,重质沥青,组份、族分、馏分三者关系,卟啉的结构与性质,哈1井，6161m，桔红色荧光,塔中16，3824.8m,龙口1，4714.54m,吉南1井,5441m,黄绿色荧光,塔中62井，4059m,龙口1，4717.74m,石油的分类,陆相油,石油的物理性质,颜色,千差万别,：,黄绿色、乳白色、淡黄色、黑色,盐霜,油苗,塔里木盆地杨叶油苗、黑色,比重,20时，一般0.751.00,石油的比重与颜色有一定关系，一般淡色石油的比重小，深色石油的比重大。但是，归根到底，石油的比重决定于其化学组成：胶质、沥青质的含量，石油组分的分子量，以及溶解气的数量。,塔里木重质油采油方法,粘度,石油粘度是指石油流动时分子之间运动的内摩擦力所产生的阻力，它表示石油流动的难易程度，石油粘度越大就越不易流动。粘度单位常为帕斯卡秒（,Pas,）或毫帕斯卡秒（m,Pas,）。,影响,1.,随温度升高，石油粘度则降低，所以石油在地下深处比在地面粘度小，且易流动。,2.,压力加大，粘度也随之增加。,3.,环烷及芳香烃含量高、高分子碳氢化合物含量高的石油，粘度也较大；,4.,而原油中溶解气量的增加则会使粘度降低。,变化,1.,大庆油田白垩系原油粘度192210,-2,Pas，,2.,任丘油田中、上元古界原油为538410,-2,Pas，,3.,克拉玛依油田三叠系原油为5010,-2,Pas,。,按物理性质对原油进行分类,荧光性：石油及其产品，除轻汽油和石蜡外，无论其本身或溶于有机溶剂中，在紫外线照射下，均可发光，称为荧光。,石油的发光现象取决于其化学结构。石油中的多环芳香烃和非烃引起发光，而饱和烃则完全不发光。轻质油的荧光为浅蓝色，含胶质较多的石油呈绿和黄色，含沥青质多的石油或沥青质则为褐色荧光。,水面油污,旋光性：,是天然石油的一种重要特性。当偏光通过石油时，偏光面会旋转一定角度，这个角度叫旋光角。,引起石油旋光性的原因，在于其有机化合物分子结构中具有不对称的碳原子，如甾醇。石油的旋光性可用旋光仪来测定。它有随含油地层年代的增长而减小的趋势。,溶解性：,石油是各种碳氢化合物的混合物。由于烃类难溶于水。,石油尽管难溶于水，但却易溶于许多有机溶剂，例如氯仿、四氯化碳、苯、石油醚、醇等等。,天然气,广义的天然气是指自然界中天然存在的所有气体。我们研究的主要是沉积圈中以烃类为主的天然气。,组 成,1.天然气的产出类型,按天然气的成因可分为有机成因气 和,无机成因气,依天然气分布特征可分为聚集型 和,分散型；,2.天然气的化学组成,3.天然气的物理性质,有机成因气体,：,如石油气、煤成气和菌解气等，是有机质在温度、压力、生物以及无机催化剂等综合作用下演化而成的天然气，其成份以烃类为主。,无机成因气体,：,是地壳深部高温下围岩分解，主要与岩浆岩、变质岩、火山作用有关的气体。,天然气分类,生物气与热成因气的主要区别是它富含甲烷，且甲烷的碳同位素很轻。,聚集型天然气,分散,型天然气,元素的构成：C、H(99.9%)。另有少氮、氧、硫及其它微量元素。,化合物组成：以甲烷（CH4）为主，次为乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）。含有数量不等的N2、CO2、H2S 及其它惰性气体。,根据甲烷的含量天然气可分为干气（95%）和湿气（95%）。,天然气的化学组成,天然气的物理性质,比重,在标准状态下，单位体积天然气与同体积空气的重量比，即天然气的比重。一般为0.650.75，高者可达1.5，湿气的比重大于干气。,粘度,天然气的粘度随分子量增加而减小，随温度、压力增大而增大,（0.0010.09mpa.s）。,蒸气压力,气体液化时所需施加的压力称蒸气压力。蒸汽压力随温度升高而增大。在同一温度条件下碳氢化合物的分子量越小，则其蒸气压力越大。,溶解性,在相同的条件下，天然气在石油中的溶解度远大于在水中的溶解度。当天然气重烃增多(丙烷的溶解性远大于乙烷，重烃含量多时溶解度高)，或者石油中的轻馏份较多时（低碳数烃含量多时，天然气易溶解），都可增加天然气在石油中的溶解度,。,天然气在水中的溶解度与与压力成正比,天然气在水中的溶解远远小于在石油中的溶解度,1、气体低于泡点压力条件下，随压力增加而增加，高于泡点压力时，气体溶解度不变。,2、天然色中的重烃含量愈高，溶解度应愈大，丙烷的溶解度比乙烷大得多。,3、低碳数烃含量高的轻质原油比重质原油的溶解度要高得多。,蒸气压力随温度升高而增大。,在同一温度下，,碳氢化合物的分子量越小其蒸气压力越大，这也是甲烷等轻质碳氢化合物含量在天然气中较高的原因,。,蒸气压力,：,将气体液化时所需施加的压力，称为该气体的饱和蒸气压力。,临界点,泡点线,表示气体已达饱和，低于这个该压力，气体将开始从液体中逸出,露点线,表示液体开始凝结而脱离气体的线,气区,油藏区（,含溶解气）,凝析气藏区,气液两相共存的最高凝析温度,气液两相共存的最高凝析压力,多组份烃气系统中，液相和气相的关系比较复杂。,当油气藏较深时，当温度介于临界温度与最高凝析温度之间时，烃类可形成凝析气藏,油田水,指油田范围内直接与油层连通的地下水，即油层水。,组 成,5096,油田水的产状,油田水的来源和形成,油田水的化学组成,油田水的矿化度,油田水的类型,油层水,底水,边水,非油层水,上层水,夹层水,下层水,油田水的来源和形成,来源,沉积盆地的沉积水，,大气的渗入水，,粘土矿物的初生水和,地球深处的深成水,最初，雨水与风化岩石、土壤和有机物质反应，多余的水不断渗入土壤而引起岩石和土壤侵蚀，形成槽沟以后，水通过它们更易流动，重力使水从高势区向低势区流动，随着水的流动，水中的溶解固体的浓度逐渐增加，某些水汇集后流向湖泊和大海，由于矿物溶解度的不同，改变了原来水的离子组合，水和油气的相互作用，也使得油田水具有一地下水中不常见的组分。,油田水的,化学组成,溶解气,有机,组成,无机,组成,油田水的,矿化度,油田水的,类型,同位素,指元素周期表中原子序数相同，原子量不同的元素。稳定同位素是指原子核的结构不会自发改变的同位素,组成,1.稳定同位素分馏机理,2.稳定同位素在自然界的分布、比值符号和标准,3.稳定同位素值的计算,4.油气中碳同位素的组成,5.,不同成因类型的石油同位素类型曲线有着明显的差别,。,6.油气中碳同位素和氢同位素之间的关系不太明显。,稳定同位素分馏机理,稳定同位素在自然界的分布、比值符号和标准,稳定同位素,计算,油气中碳同位素的组成,石油中的碳同位素,石油中一般为-22-33，平均值为-25-26。,海相原油值较高，为-27-22；陆相原油值偏低，为-29-33。,可用碳同位素类型曲线分析成油环境、油源对比等。,天然气的碳同位素,生物成因气较低，为-60-95；,热解成因气较高，为-50-20；,天然气成份中：随分子量增加碳同位素比值增大。,油气中碳同位素和氢同位素之间的关系不太明显。,碳同位素类型曲线,石油中不同组分的碳同位素一般随组分分子量的增大而大，,烷烃芳烃胶质沥青质，,烷烃环烷烃，,正构烷烃异构烷烃，,芳烃随环数增加 值增大，,可溶沥青干酪根。,把石油不同组分的碳同位素值连成曲线，称为碳同位素类型曲线。,不同地区、不同成因类型的石油同位素类型曲线有着明显的差别。,碳、氢同位素,之间的关系,第一节 石 油,元 素,C,H,S,N,O,Trace Elements,含量变化（%）,83-87,11-14,0.01-10,0-1.7,0.1-4.5,几十种,平均含量（%）,84.5,13,0.65,0.5,0.5,1%高硫石油,0.25%高氮石油1,陆相石油V/Ni1,一、石油的概念及组成,（一）石油的概念,石油：,以液态形式存在于地下岩石孔隙中的可燃有机矿产。成分上以烃类为主，并含有非烃化合物及多种微量元素；相态上以液态为主，并溶有大量烃气和少量非烃气以及固态物质。,石油没有固定的化学成分和元素含量，但元素含量有一定的范围。,（二）石油的元素组成,石油的元素组成主要是C、H，其次是S、N和O，并含有几十种微量元素。,石油元素的组成，不同学者统计有所不同，但差别不大。根据Hunt(1979)，石油元素含量如下表：,石油中硫含量，根据Tissot and Welt(1978)的9347个样品统计，其含量平均为0.65%，大多数含量小于1%，属于低硫石油；海相环境和陆相蒸发岩环境中的沉积有机质形成的石油硫含量高，可达5%，被严重降解的石油硫含量可高达10%（图1-2）。,图12 不同时代和成因的9347个石油样品中含硫分布,（据Tissot&Welte,1978）,（三）石油的馏分组成,石油的馏分：,原油在一定沸点区间蒸馏产生的各烃类化合物的混合物,。,因研究目的不同，切割馏分的温度区间有所不同。石油炼制上为人们所常用（表1-1）。,表1-1 石油的馏分,（据Hunt，1979；潘钟祥，1986）,馏 分,轻馏分,中馏分,重馏分,石油气,汽油,煤油,柴油,重瓦斯油,润滑油,渣油,温度（,o,C）,35,35-190,190-260,260-320,320-360,360-530（500）,530（500）,各馏分体积（%）,（35度API）,0,27,13,12,10,20,18,思考题,1,.,解释下列名词：油气藏、石油、石油馏分、生物标志化合物、相对密度和API，恩氏粘度，石油荧光性。,2,.,石油由哪些元素组成的？其含量如何？,3,.,石油有哪几个组分？各组分化合物类型有那些？,4,.,简述馏分和化合物组成关系（可用图表示）。,5,.,论石油分类。,6,.,海相与陆相石油的基本区别。,7,.,石油的主要颜色是什么。,思考题,1,.,解释下列名词：干气、湿气、固态气水合物、天然气表观分子量、泡点和露点、临界温度、临界压力。,2,.,简述天然气产状。,思考题,1.解释下列名词：油田水。,2.简述油田水的产状。,3.简述油田水的来源。,4.简述油田水的SULIN成因分类和一般分布规律。,思考题,1.解释下列名词：同位素效应、同位素分馏作用、,13,C 和,13,D。,2.简述石油和天然气碳、氢同位素的基本特征。,第六节 油气显示,一、油气显示的概念和成因类型,（一）油气显示的概念,油气显示：,油、气石油矿物在地表天然露头 或 钻井的人工露头。,（二）油气显示的成因类型,1,.,与地下油气藏有关的显示,可能有多种成因（如图1-23）。,图 123 与地下油气藏有关的油气显示,（据图修改，转引自潘钟祥等，1986）,14为与断裂破坏和刺穿现象有关的油气显示；57为,与不整合有关的油气显示；8为与裂缝带、孔隙带有关的油气显示；X为油气显示产地,图 124 含油岩层出露地表的两种可能,（据潘钟祥，1986，补充）,a 引抬升剥蚀而暴露；b 引侵蚀而暴露；c 引错断而暴露,图 125 云塔盆地绿河组沥青脉和沥青砂岩,（据Hunt，1963）,3,.,与生油层出露有关的显示生油层出露地表也可以产生石油显示（如图1-25）,此外，钻井过程中钻与的油气流 或 含油气岩石是人工成因。,2,.,与含油层出露有关的显示,含油层出露有各种原因出露地表（如图1-24）,二、油气显示主要类型的特征,1,.,油气苗：,油、气（流）的地表天然露头,。,油气苗,是最可靠、最直接的油气显示类型之一。油苗可以从出露的油层中直接渗出，也可以从地下油层中沿断层面和不整合面等运移到地面；气苗常常在水中呈连续或断续的气泡冒出。,2,.,含油和沥青岩石：,含油岩石是指被液态原油浸染的岩石,。,含油岩石：,被液态原油浸染的岩石。,主要是,含油,砂岩,，按其被浸染的程度可分为：油砂全部被原油所饱和浸润；油斑局部被原油浸染，浸 染部位往往是岩石粗粒结构部分或各种缝隙；油迹岩石被原油局部轻微浸染。,含油和沥青岩石,：,在岩石孔隙中充填有分散固态沥青的岩石。分散沥青一般以基质或胶结物形式而存在，个别情况下固态沥青也可能是再沉积的颗粒。,3.泥火山：,喷发到地表的气流和泥和混合物,。,泥火山的气体常是高压力的可燃性天然气，有时还伴有原油。但泥火山的气体有时主要是非烃气。,4.油矿物：,油氧化或热变质产生的矿物,。,油矿物是较之石油更复杂的有机化合物的混合物，故它没有固定的化学成分和物理常数。它们的成因,包括：（1）物理分异：地蜡；（2）氧化成因：各种沥青；（3）热变质：碳沥青、次石墨等。,顺便说明，,变质成因的沥青矿物中有些与石油并没有成因联系，至少没有明确的成因联系，称之为,准油矿物,。,三、油气显示评价,油气显示评价：,评价油气显示与油气藏关系,。,油气显示评价主要依据油气显示成因类型。一般认为：油气苗及泥火山直接指示油气藏或油气聚集体的存在。其他类型天然油气显示是否指示油气显示评价的存在要看“成藏条件”。,但是，地表没有油气显示也不意味地下没有油气藏；有油气显示也不意味有油气藏。许多情况下，有油气显示表明地下油气聚集体遭到破坏，没有工业价值。,思考题,1.解释名词：油气显示。,2.简述油气显示的成因类型及其主要特征。,3.简述油气显示评价的主要依据极其注意问题。,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,