石油地质学课件——第一章 石油、天然气、油田水的成分和性质
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石油的馏分组分
（三）石油的组分
石油的组分：石油化合物的不同组分对有机溶剂和 吸附具有选择性溶解和吸附性能，选用不同有机溶剂 和吸附剂，将石油分成若干部分，每一部分就是一个 组分，分别为油质、苯胶质、洒精苯胶质及沥青质。
油质（Oily)：凡能溶解于中性有机溶剂，不被 硅胶所吸附，浅黄色粘性油状物。
苯胶质(Benzene gum)：能溶解于中性有机溶剂， 被硅胶所吸附，主要溶于苯，属暗色的油状物。
第二节 石油的成分和性质
基本概念
石油（Petroleum）： 指气态、液态、固态的以烃类为主的混合物。
（国际标准化委员会)
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。
原油（Crude oil）：采至地表的液态石油。
烃类（Hydrocarbons） 由碳和氢两种元素构成的化合物。
石油中正构烷烃的来源：
现代生物：如细菌、藻类。 含脂类的植物或蜡质（主要在高等植物的叶、孢子花粉、果实）。 有机质的演变、分解。
B、异构烷烃（Isoalkane）
石油中的异构烷烃以≤C20为 主，且以异戊间二烯烷烃最重 要。其特点是在直链上每4个碳 原子有一个甲基支链。在沉积 物和原油中以植烷、姥鲛烷、 降姥鲛烷、异十六烷及法呢烷 的含量最高。研究和应用最多 的是植烷和姥鲛烷。
石油的灰分——微量元素
利用发射光谱法和中子活化分析法在石油灰分中 已发现５９种微量元素，按其含量多少和常见程度列 举如下３３种元素：铁(Fe)、钙(Ca)、镁(Mg)、硅(Si)、铝(Al)、钒(V)、镍
(Ni)、铜(Cu)、锑(Sb)、锰(Mn)、锶(Sr)、钡(Ba)、硼(B)、钴(Co)、锌(Zn)、钼(Mo)、铅(Pb)、 锡(Sn)、钠(Na)、钾(K)、磷( P)、锂(Li）、氯(Cl)、铋(Bi)、铍(Be)、锗(Ge)、银(Ag)、砷 (As)、镓(Ga)、金(Au)、钛(Ti)、铬(Cr)、镉(Cd)。
在常温常压下：
C1～C4 （甲烷～丁烷）－气态 C5～C16 （戊烷～十六烷）－液态 C17＋ 的高分子烷烃皆呈固态。
正构烷烃分布曲线
不同碳原子数的正构烷烃相 对含量呈一条连续的曲线。
这说明正烷烃同系物是 一个连续渐变系列.
据主峰碳位置及形态，分3 种基本类型：①主峰小于 C15，且主峰区较窄；②主 峰大于C25，且主峰区较宽； ③主峰在C15-C25之间，且 主峰区较宽。与成油母型、 成油环境及演化程度密切 相关。广泛的应用于石油 的成因和油源对比研究。
C：84～87% 平均:84.5%
S含量具有环境指示意义：
海相、近海陆相、陆相碳酸岩和蒸发岩
（半咸－咸水）－S高（＞１）
内陆相（淡水）－S低（＜１）。
按硫组成可分为：
S< ０.５%： 低硫原油
S＝０.５－２％ 含硫原油
S> ２%：
高硫原油
按氮组成可分为：
N < 0.25%： 贫氮原油 N > 0.25%： 高氮原油
洒精苯胶质(Alcohol-benzene gum)：溶于酒精 和苯，同时也被硅胶所吸附。
沥青质(Asphaltum;Pitch)：用石油醚分离，得 到一种不溶于石油醚的物质暗黑色-黑色沥青状无定 形的固体。
（四）石油的化合物组成
在近代实验室中，用色谱可将石油划分为：烃类和 非烃类化合物
A——烃类化合物： a、饱和烃：烷烃（正构烷பைடு நூலகம்、异构烷烃）、环
烷烃
b、芳烃：芳烃和环烷芳烃
B——非烃化合物：胶质和沥青质：为含S、N、O 化合物。
1、烷烃（Paraffin alkane)
A. 正构烷烃（N-alkane） 石油中已鉴定出的正烷烃有C1～C46，个别报导曾提
及见到C60正烷烃，但大部分正烷烃碳数≤C35。石油中 多数占15.5%（体积），轻质石油可达30%以上，而重 质石油可小于15%。
主峰碳数 曲线上极大值
不同类型的正构烷烃分布曲线
正构烷烃分布特征： a. 陆相有机质形成的石油：高碳数（＞C22）正烷烃多； 海相有机质（菌藻类）形成的石油：低碳数（＜C21）正烷烃含量 多。 b.年代老、埋深大，有机质演化程度较高的石油：低碳数正烷烃多； 有机质演化程度较低的石油：正烷烃碳数偏高。 c. 受微生物强烈降解的原油：正烷烃被选择性降解，一般含量较低， 低碳数的更少。
第一章 石油、天然气、油田水的成分和性质
第一节 石油沥青类概述
石油沥青类（Petroleum asphalts, Petroleum bitumens) 天然气、石油及其固态衍生物统称。
是可燃有机矿产组成的主要部分
可燃有机矿产的主要元素：
碳和氢，还会有少量的氧、硫、氮等杂质。
从物理状态分类，可燃有机矿产可分为三类： 1．气态可燃矿产：即天然气。 2．液态可燃矿产：以石油为代表。 3．固态可燃矿产：种类较多，包括煤、油页岩、硫磺
及石油衍生物：地沥青、地蜡、石沥青等。
油气藏中的流体——石油、天然气、油田水
任一个油气藏或油藏 中都存在石油、天然气、 油田水三种流体，而纯 气藏中只有天然气和油 田水。这些流体在圈闭 范围内按重力分异，在 垂向上呈层状分布，天 然气最轻居圈闭顶部， 石油居中，水在下面。
油气藏中的石油、天然气、油田水三者并非截然分离，气-油、 油-水和气-水之间存在过渡带，它们以一定关系共存于储集层的 孔隙裂缝系统中。
特征：这些元素与自然界有机质的元素组成相似， 表明石油与原始有机质存在着明显的亲缘关系。
用途：其中V、Ni含量及其比值（V/Ni）已被用来 确定生油岩相、油源对比以及研究油气运移等问题。
如V、Ni高且V/Ni>1---海相；V/Ni<1—陆相
（二）石油的馏分
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。
一、石油的化学成份
（一）元素组成
(Elemental composition) 元素组成：
C、H、O、 S 、N 和微量元素（灰分） C、H两元素主要呈 烃类化合物存在，是石 油组成的主体。
S、O、N元素组 成的化合物大多富 集在渣油或胶质和 沥青质中。
H：11～14% 平均13%
S +N+O+微量 元素：1～4%
（三）石油的组分
石油的组分：石油化合物的不同组分对有机溶剂和 吸附具有选择性溶解和吸附性能，选用不同有机溶剂 和吸附剂，将石油分成若干部分，每一部分就是一个 组分，分别为油质、苯胶质、洒精苯胶质及沥青质。
油质（Oily)：凡能溶解于中性有机溶剂，不被 硅胶所吸附，浅黄色粘性油状物。
苯胶质(Benzene gum)：能溶解于中性有机溶剂， 被硅胶所吸附，主要溶于苯，属暗色的油状物。
第二节 石油的成分和性质
基本概念
石油（Petroleum）： 指气态、液态、固态的以烃类为主的混合物。
（国际标准化委员会)
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。
原油（Crude oil）：采至地表的液态石油。
烃类（Hydrocarbons） 由碳和氢两种元素构成的化合物。
石油中正构烷烃的来源：
现代生物：如细菌、藻类。 含脂类的植物或蜡质（主要在高等植物的叶、孢子花粉、果实）。 有机质的演变、分解。
B、异构烷烃（Isoalkane）
石油中的异构烷烃以≤C20为 主，且以异戊间二烯烷烃最重 要。其特点是在直链上每4个碳 原子有一个甲基支链。在沉积 物和原油中以植烷、姥鲛烷、 降姥鲛烷、异十六烷及法呢烷 的含量最高。研究和应用最多 的是植烷和姥鲛烷。
石油的灰分——微量元素
利用发射光谱法和中子活化分析法在石油灰分中 已发现５９种微量元素，按其含量多少和常见程度列 举如下３３种元素：铁(Fe)、钙(Ca)、镁(Mg)、硅(Si)、铝(Al)、钒(V)、镍
(Ni)、铜(Cu)、锑(Sb)、锰(Mn)、锶(Sr)、钡(Ba)、硼(B)、钴(Co)、锌(Zn)、钼(Mo)、铅(Pb)、 锡(Sn)、钠(Na)、钾(K)、磷( P)、锂(Li）、氯(Cl)、铋(Bi)、铍(Be)、锗(Ge)、银(Ag)、砷 (As)、镓(Ga)、金(Au)、钛(Ti)、铬(Cr)、镉(Cd)。
在常温常压下：
C1～C4 （甲烷～丁烷）－气态 C5～C16 （戊烷～十六烷）－液态 C17＋ 的高分子烷烃皆呈固态。
正构烷烃分布曲线
不同碳原子数的正构烷烃相 对含量呈一条连续的曲线。
这说明正烷烃同系物是 一个连续渐变系列.
据主峰碳位置及形态，分3 种基本类型：①主峰小于 C15，且主峰区较窄；②主 峰大于C25，且主峰区较宽； ③主峰在C15-C25之间，且 主峰区较宽。与成油母型、 成油环境及演化程度密切 相关。广泛的应用于石油 的成因和油源对比研究。
C：84～87% 平均:84.5%
S含量具有环境指示意义：
海相、近海陆相、陆相碳酸岩和蒸发岩
（半咸－咸水）－S高（＞１）
内陆相（淡水）－S低（＜１）。
按硫组成可分为：
S< ０.５%： 低硫原油
S＝０.５－２％ 含硫原油
S> ２%：
高硫原油
按氮组成可分为：
N < 0.25%： 贫氮原油 N > 0.25%： 高氮原油
洒精苯胶质(Alcohol-benzene gum)：溶于酒精 和苯，同时也被硅胶所吸附。
沥青质(Asphaltum;Pitch)：用石油醚分离，得 到一种不溶于石油醚的物质暗黑色-黑色沥青状无定 形的固体。
（四）石油的化合物组成
在近代实验室中，用色谱可将石油划分为：烃类和 非烃类化合物
A——烃类化合物： a、饱和烃：烷烃（正构烷பைடு நூலகம்、异构烷烃）、环
烷烃
b、芳烃：芳烃和环烷芳烃
B——非烃化合物：胶质和沥青质：为含S、N、O 化合物。
1、烷烃（Paraffin alkane)
A. 正构烷烃（N-alkane） 石油中已鉴定出的正烷烃有C1～C46，个别报导曾提
及见到C60正烷烃，但大部分正烷烃碳数≤C35。石油中 多数占15.5%（体积），轻质石油可达30%以上，而重 质石油可小于15%。
主峰碳数 曲线上极大值
不同类型的正构烷烃分布曲线
正构烷烃分布特征： a. 陆相有机质形成的石油：高碳数（＞C22）正烷烃多； 海相有机质（菌藻类）形成的石油：低碳数（＜C21）正烷烃含量 多。 b.年代老、埋深大，有机质演化程度较高的石油：低碳数正烷烃多； 有机质演化程度较低的石油：正烷烃碳数偏高。 c. 受微生物强烈降解的原油：正烷烃被选择性降解，一般含量较低， 低碳数的更少。
第一章 石油、天然气、油田水的成分和性质
第一节 石油沥青类概述
石油沥青类（Petroleum asphalts, Petroleum bitumens) 天然气、石油及其固态衍生物统称。
是可燃有机矿产组成的主要部分
可燃有机矿产的主要元素：
碳和氢，还会有少量的氧、硫、氮等杂质。
从物理状态分类，可燃有机矿产可分为三类： 1．气态可燃矿产：即天然气。 2．液态可燃矿产：以石油为代表。 3．固态可燃矿产：种类较多，包括煤、油页岩、硫磺
及石油衍生物：地沥青、地蜡、石沥青等。
油气藏中的流体——石油、天然气、油田水
任一个油气藏或油藏 中都存在石油、天然气、 油田水三种流体，而纯 气藏中只有天然气和油 田水。这些流体在圈闭 范围内按重力分异，在 垂向上呈层状分布，天 然气最轻居圈闭顶部， 石油居中，水在下面。
油气藏中的石油、天然气、油田水三者并非截然分离，气-油、 油-水和气-水之间存在过渡带，它们以一定关系共存于储集层的 孔隙裂缝系统中。
特征：这些元素与自然界有机质的元素组成相似， 表明石油与原始有机质存在着明显的亲缘关系。
用途：其中V、Ni含量及其比值（V/Ni）已被用来 确定生油岩相、油源对比以及研究油气运移等问题。
如V、Ni高且V/Ni>1---海相；V/Ni<1—陆相
（二）石油的馏分
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。
一、石油的化学成份
（一）元素组成
(Elemental composition) 元素组成：
C、H、O、 S 、N 和微量元素（灰分） C、H两元素主要呈 烃类化合物存在，是石 油组成的主体。
S、O、N元素组 成的化合物大多富 集在渣油或胶质和 沥青质中。
H：11～14% 平均13%
S +N+O+微量 元素：1～4%