石油天然气地质与勘探上课讲义

石油天然气地质与勘

探

（一）元素组成

不同地区，不同时代的石油元素组成比较接近，但也存在一定的差异（表1-1）。组成石油的化学元素主要有碳、氢、氧、硫、氮，其中碳和氢两种元素占绝对优势。

（二）石油的化合物组成

（三）石油的馏分组成

表1-3 石油的馏分组成

（四）石油的组分组成

石油分为饱和烃、芳香烃、非烃和沥青质等组分。

二、石油的地球化学分类

注：

令S ＝饱和烃； P ＝烷烃（石蜡烃）；N ＝环烷烃，

则 S ＝P ＋N ； 令 AA ＝芳烃＋含N.S.O 化合物（胶质，

沥青质）

海陆相石油在石油分类三角图上的分布如图1-12所示，它们在化学成分

上有比较明显的区别，具体表现如下：

（1）海相石油以芳香－中间型和石蜡－环烷型为主，饱和烃占石油的25～70%，芳烃占总烃的25～60%。高硫（含硫量一般大于1%）低蜡（含蜡量小于5％）。钒、镍含量高，且钒／镍比值大于1。

（2）陆相石油以石蜡型为主，部分石蜡－环烷型，饱和烃占石油的60～90%，芳烃占总烃的10～20%。高蜡（含蜡量大于5%）低硫（含硫量一般小于1%）。钒、镍含量较低，且钒／镍比值小于1。

另外，海、陆相石油的碳稳定同位素组成亦有明显的差别。从C 13/C 12比值看，一般海相油的比陆相油的高。

三、石油的物理性质

1．颜色

石油的颜色变化范围很大，在反射光下，它们的颜色从褐色过渡到红色，一直到淡绿黄色。在透射光下，大多数石油是黑色的，但也有淡黄色、无色、黄褐、深褐、黑绿色等。

石油的颜色与胶质－沥青质含量有关，含量越高，颜色越深。 2．密度和相对密度

石油的密度是指单位体积石油的质量（ρo=Go/Vo ）。若用单位体积石油的重量表示，即为石油的比重。

开采至地表的石油（即原油）的相对密度，在我国和前苏联是指1atm 下，20℃单位体积原油与4℃单位体积纯水的重量比，用d 420表示。一般为0.75～0.98，变化较大。通常将d 420大于0.92的原油称重质油，介于0.92～0.88之间的为中质油，小于0.88的为轻质油。

在美国，通常用API 度（American Petroleum Institute ）表示原油的相对密度。而西欧一般用波美度表示原油的相对密度。

API 度＝

5.1315

.141604

-F

d ；波美度＝130140

604

-F

d ； （60°F ＝15.5℃） 4．粘度（Viscosity ）

石油受力发生流动时，其内部分子间有一种内摩擦力阻止分子间的相对运动。石油的这种特征称作石油的粘滞性。其大小用粘度（μ）来度量。石油粘度大，即不易流动。

粘度分为动力粘度、运动粘度和相对粘度三种表示方式。

石油动力粘度的大小取决于石油的化学成分和外界的温度、压力条件。分子小的烷烃、环烷烃含量多，动力粘度就低；而石蜡、胶质、沥青质含量高，粘度就高。随温度升高，动力粘度则降低。

运动粘度为动力粘度与相对密度之比，其单位为m2/s。

液体绝对粘度与同温条件下水的绝对粘度之比，称为该液体的相对粘度。通常用恩氏粘度计直接测之，故又称恩氏粘度。

5．溶解性

石油总体上在水中的溶解度很低，若以碳数相同的分子进行比较，各种成分在水中溶解度由大到小的顺序是：非烃→芳烃→环烷烃→烷烃。

6．荧光性

石油在紫外光的照射下能产生荧光的这种特性，被称作石油的荧光性。

石油的荧光性取决于化合物组成。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。

7．旋光性

当偏振光通过天然石油时，石油能使其振动面旋转一个角度，石油的这种特性称为旋光性。偏振光振动面的旋转角度称旋光角。石油具有旋光性的原因是：石油中的含氮化合物，甾烷和萜烷等生物标志化合物，常具有手征性碳原子，使石油具有旋光性

7．导电性

石油导电性极差，具高电阻率。

8．凝固点与含蜡量

石油失去流动能力的最高温度，称凝固点。石油具有流动能力的最低温度，称液化点。

第二节天然气

广义上，所谓天然气是指存在于自然界的一切天然生成的气体，即包括不同成分组成、不同成因、不同产出状态的气体。油气地质上，仅限于地壳上部存在的各种天然气体，其中最主要的研究对象是聚集成油气藏的烃类气体和非烃气体。

一、天然气的化学组分

和油田和气田有关的天然气，主要是气态烃，同时含有数量不等的多种非烃气体。

烃气：主要为C1－C4的烷烃，即甲烷到丁烷。CH4≥95%、C2＋＜5%的烃气，称干气，又叫贫气；CH4≤95%、C2＋＞5%的烃气，称湿气，又叫富气。

非烃气：总量不多，但种类不少，主要有N2、CO2、CO、H2S、H2等气体。还含有微量的惰性气体，如氦气、氩气、氖气等。

二、天然气的产出状态

地壳中的天然气，依其分布特征可分为分散型和聚集型两大类，依其与石油产出的关系可分为伴生气和非伴生气。

分散型天然气：属非常规天然气，主要包括溶解气、煤层气、固态气水合物等类型。

聚集型天然气：为游离气，包括气藏气、气顶气和凝析气三类。

1．气藏气

圈闭中具有一定规模的单独天然气聚集，即纯气藏中的气体，基本上不与石油伴生。2．气顶气

系指与石油共存于油气藏中、呈游离气顶状态的天然气。它在成因和分布上均与石油关系密切，重烃气含量高，属于湿气（富气）。

3．凝析气

当地下温度、压力超过临界条件后，液态烃逆蒸发而形成的气体，称为凝析气。采至地面过程中，随着温度、压力下降，这部分气可凝结析离成轻质油，称凝析油（Condensates）。凝析油占到一定比例（例我国：>30g/m3）的气藏，即成为凝析气藏，如我国黄骅坳陷板桥油田的凝析气藏。

第三节油田水

油田水是指油气田范围内直接与油层连通的地下水，即油层水。

一、油田水的来源

一般认为，油田水的来源主要有4种：沉积水、渗入水、深成水、转化水。

二、油田水的矿化度

矿化度是指单位体积水中所含溶解状态的固体物质总量。即单位体积水中各种离子，元素及化合物总含量。用g/l、mg/l、ppm（百万分之一）表示。

油田水以具有高矿化度为特征。

三、油田水的化学组成