油气性质高.pptx

第一章第一章 油、气、水的成分和性质油、气、水的成分和性质石油的成分和性质石油的成分和性质天然气的成分和性质天然气的成分和性质油田水的成分和类型油田水的成分和类型石油的同位素组成石油的同位素组成第一节第一节 石油的成分和性质石油的成分和性质一、石油的组分和族分一、石油的组分和族分1 1石油的组分（石油的组分（oil componentoil component）组分是根据石油中的不同成分在不同溶组分是根据石油中的不同成分在不同溶剂中的剂中的选择性溶解选择性溶解对石油成分进行的分类对石油成分进行的分类常用的有机溶剂：常用的有机溶剂：石油醚、苯、洒精苯、氯仿石油醚、苯、洒精苯、氯仿（1 1）油质：油质：能溶于石油醚而不被硅胶吸附的部分能溶于石油醚而不被硅胶吸附的部分。（2 2）胶质：）胶质：用苯和洒精苯从硅胶上解吸（溶解）用苯和洒精苯从硅胶上解吸（溶解）下的石油部分。下的石油部分。又可分为苯胶质和洒精苯胶质。又可分为苯胶质和洒精苯胶质。（3 3）沥青质：）沥青质：能溶于氯仿，但不溶于石油醚、苯能溶于氯仿，但不溶于石油醚、苯和洒精苯的部分。和洒精苯的部分。石油的组分为石油的组分为油质、胶质、沥青质油质、胶质、沥青质2 2石油的族分（石油的族分（oil componentoil component）按石油中化合物组成对石油成分的一种分类，按石油中化合物组成对石油成分的一种分类，分为分为饱和烃、芳香烃、非烃饱和烃、芳香烃、非烃和和沥青质沥青质四部分。四部分。一、石油的组分和族分一、石油的组分和族分一、石油的组分和族分一、石油的组分和族分3 3石油的馏分（石油的馏分（distillate fractiondistillate fraction）石油组分、族组成和馏分的对应关系二、石油的化学组成二、石油的化学组成1 1石油的元素组成（石油的元素组成（Elemental componentElemental component）59种元素：种元素：（1 1）主要元素：）主要元素：氢（氢（H H）：）：10%10%14%14%（2 2）次要元素：）次要元素：硫（硫（S S）、氮）、氮(N)(N)、氧、氧(O)(O)（3 3）微量元素（灰分）：）微量元素（灰分）：如钒（如钒（V）、镍）、镍(Ni)碳（碳（C C）：）：83%83%88%88%、2 2石油的烃类组成（石油的烃类组成（HydrocarbonsHydrocarbons）（1 1）烷烃（）烷烃（AlkanesAlkanes）C1-C4C1-C4为气态烃为气态烃C5-C16C5-C16的直链烷烃呈液态的直链烷烃呈液态C C1717+呈固态呈固态 C Cn nH H2n+22n+2正构烷烃：直链异构烷烃：具有烷基侧链烷烃是石油组成的主体烷烃、芳香烃烷烃、芳香烃 兴古兴古7井井3978-4014.5m正常原油的饱和烃是一个连续的系列正构烷烃分布异戊间二烯型烷烃异戊间二烯型烷烃 植烷（植烷（PhytanePhytane）：2 2、6 6、1010、14-14-四甲基十六烷四甲基十六烷姥鲛烷（姥鲛烷（PristanePristane）：2 2、6 6、1010、14-14-四甲基十五烷四甲基十五烷 直链结构中，每4个碳原子就有1个甲基支链（2 2）环烷烃（）环烷烃（CycloalkanesCycloalkanes）含有碳环结构的饱和烃含有碳环结构的饱和烃 组成环的碳原子数：组成环的碳原子数：三员环、四员环、五员环、六员环三员环、四员环、五员环、六员环 碳环的数目：碳环的数目：单环烷烃、双环烷烃、三环烷烃单环烷烃、双环烷烃、三环烷烃多环烷烃多环烷烃C CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC C重要环烷烃：重要环烷烃：环己烷、环戊烷、甲基环己烷、环己烷、环戊烷、甲基环己烷、二甲基环戊烷二甲基环戊烷（3 3）芳香烃（）芳香烃（AromaticsAromatics）含有苯环的碳氢化合物含有苯环的碳氢化合物单环芳香烃：单环芳香烃：多环芳香烃：多环芳香烃：稠环芳香烃：稠环芳香烃：分子中含有两个或两个分子中含有两个或两个以上的独立苯环以上的独立苯环分子中含有一个苯环分子中含有一个苯环苯分子中含有两个或两个分子中含有两个或两个以上的相连的苯环以上的相连的苯环3 3石油的非烃组成（石油的非烃组成（nonhydrocarbonsnonhydrocarbons）（1 1）含硫化合物（）含硫化合物（sulfur compoundssulfur compounds）硫醇类（硫醇类（-SH-SH）：硫基化合物）：硫基化合物硫醚类（硫醚类（-S-S-）：硫醚基化合物）：硫醚基化合物噻吩类：含有一个硫原子和四个噻吩类：含有一个硫原子和四个碳原子的不饱和五员环的化合物碳原子的不饱和五员环的化合物石油中含硫化合物的数量高硫石油：高硫石油：S2%S2%含硫石油：含硫石油：S=0.5%-2%S=0.5%-2%低硫石油：低硫石油：S0.5%S0.5%其多少会影响原油的价格腐蚀输油管道（2 2）含氮化合物（）含氮化合物（nitrogen compoundsnitrogen compounds）非碱性含氮化合物：咔唑、卟啉等非碱性含氮化合物：咔唑、卟啉等碱性含氮化合物：吡啶、喹啉、异喹啉等碱性含氮化合物：吡啶、喹啉、异喹啉等卟啉可以用于说明石油的有机成因卟啉可以用于说明石油的有机成因咔唑可以用于研究石油的运移方向咔唑可以用于研究石油的运移方向（3 3）含氧化合物（）含氧化合物（oxygen compoundsoxygen compounds）酸性氧化物：环烷酸、脂肪酸（酸性氧化物：环烷酸、脂肪酸（R-COOHR-COOH）中性氧化合物：酚、醛（中性氧化合物：酚、醛（R-CO-HR-CO-H）和酮（）和酮（R-CO-RR-CO-R）环烷酸在水中的溶解度很小，但容易生成环烷酸盐而极易溶于水，地下水中的高含量是附近存在油的标志。自然界中的原油的组成与地质条件及其经历的地质过程有关辽河西部凹陷原油组成特征生成石油的母质的类型生成石油的母质的演化程度石油在运移过程的选择性损失石油在油藏保存期间所经历的次生作用热蚀变生物降解水洗氧化讨论：影响石油组成的因素规则甾烷相对含量反映油的母质不同海相石油和陆相石油的组成差别S4-8-006,Es4杜,1186.3-1212.7 mSG103,潜山,1777.6-1136mH2-12-509,Es4杜,2250-2292mJ2-8-10,Es3大,2468-2499.8m曙光曙光曙光曙光欢喜岭欢喜岭欢喜岭欢喜岭锦洲锦洲锦洲锦洲生物降解链烷烃损链烷烃损链烷烃损链烷烃损耗耗耗耗 缺失缺失缺失缺失出现生物出现生物出现生物出现生物降解标志降解标志降解标志降解标志物物物物:25-:25-降藿降藿降藿降藿烷系列烷系列烷系列烷系列m/z177m/z177曙曙曙曙光光光光原原原原油油油油m/z177m/z177西西西西部部部部凹凹凹凹陷陷陷陷原原原原油油油油TICTIC生物降解成熟度的影响正构烷烃分布OEP、CPI、主峰碳、C21-/C22+甾烷、萜烷异构化比值随成熟度变化甾烷、萜烷异构化比值随成熟度变化 甾族化合物是由三个六员环和一个甾族化合物是由三个六员环和一个五员环组成的四个环的化合物五员环组成的四个环的化合物 萜烷是有环异戊间二烯型的化合物萜烷是有环异戊间二烯型的化合物最常见的是三萜烷和五萜烷最常见的是三萜烷和五萜烷C C2929甾烷：甾烷：20S20S构型构型20R20R构型构型C C3131藿烷：藿烷：22R22R构型构型22S22S构型构型普遍存在异构体：普遍存在异构体：构型构型构型构型三萜环烷烃(C C3131藿烷）C C2929甾烷甾烷（生物构型）（生物构型）（地质构型）（地质构型）随演化程度增加向地质构型改变 三、石油的物理性质三、石油的物理性质1.1.颜色（颜色（colourcolour）黑色、黑色、深綠色、深綠色、黄褐色、黄褐色、淡黄色、淡黄色、无色无色颜色与组成有关：胶质-沥青质含量越高，颜色越深第一节第一节 石油的成分和性质石油的成分和性质2.2.密度（密度（densitydensity）相对密度相对密度:20:20的石油与的石油与4 4同体积水的重量比值同体积水的重量比值轻质油：轻质油：0.870.87中等石油（正常石油）：中等石油（正常石油）：0.87-0.930.87-0.93重质石油（重油）：重质石油（重油）：0.930.93(0.75-1.00)石油按密度的分类密度的其它表示习惯美国：欧洲：波美度API密度10.010.01.000020.020.10.933330.030.20.875040.040.30.832550.050.40.77783 3粘度（粘度（viscosityviscosity）反映石油流体内摩擦力的参数，反映石油流体内摩擦力的参数，动力粘度动力粘度单位：单位：PaPaS S或或mPa.SmPa.S（1mPa.s=11mPa.s=1厘泊）厘泊）正常原油的粘度：正常原油的粘度：50mPa.s5%5%干气：干气：重烃气重烃气5%5%2 2非烃气体（非烃气体（nonhydrocarbonsnonhydrocarbons）N N2 2：0.4%-12.5%0.4%-12.5%COCO2 2：4%-5%NaHCO3 MgCl2 Na2SO4油田水类型的地质意义（1）不同类型水的形成环境NaNa2 2SOSO4 4型水和型水和NaHCONaHCO3 3形成于大陆环境形成于大陆环境MgClMgCl2 2型水存在或形成于海洋环境型水存在或形成于海洋环境CaClCaCl2 2型水存在或形成于深成环境型水存在或形成于深成环境（2）不同类型水反映不同封闭条件第四节 石油的碳、氢、硫、氧、氮同位素 氢同位素：H1、H2、H3氧同位素：O16、O17、O18硫同位素：S32、S33、S34、S35氮同位素：N14、N15碳同位素：C12、C13、C14具相同质子数(Z)和不同中子数(N)的元素的原子，称为该元素的同位素。1 1）稳定碳同位素）稳定碳同位素C C1313和和C C1212的比值的比值2 2）1313C C值值（C13/C12）标准1123.7x10-5PDB标准：美国南卡罗莱那州白垩系皮迪组拟箭石的碳同位素值碳同位素的丰度表示方法碳同位素分布特点无机碳无机碳1313C C值高于有机值高于有机碳的碳的1313C C值值有机物的有机物的1313C C值值00分子越大，重同位素含分子越大，重同位素含量越高；油的重同位素量越高；油的重同位素丰度高于气的重同位素丰度高于气的重同位素丰度丰度 1313C C烷烃烷烃 1313C C芳烃芳烃 1313C C非烃非烃 1313C C沥青质沥青质碳同位素含量的影响因素生油岩环境（盐度：海相，陆相）母质（高等植物、低等生物）次生改造（如，生物降解）生油气时的地层温度油气运移作用问题：碳同位素的应用1、油源对比 油气的1313CC陆相原油1313C C3、判别油气的成因类型 1313C C无机成因气无机成因气1313CC有机成因气有机成因气1313C C 高成熟的油气高成熟的油气1313C C低成熟的油气的低成熟的油气的1313C C4、分析油气运移的方向 沿油气运移方向，油气会变得越来越轻沿油气运移方向，油气会变得越来越轻，1313C C变低变低