第九章石油生产基础知识石油

石油是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体。

地下开采出来的，没有加工之前又称原油，它由不同的碳氢化合物混合组成，主要是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。

此外石油中还含硫、氧、氮、磷、钒等元素。

按质量计算，碳元素约占83%～87%，氢元素约占11%～14%。

这两种元素合起来，约占石油总量的99%。

在剩下的1%中，用发射光谱法和中子活化分析法还发现了57种元素。

常见的有36种，主要是：硫（S）、氮（N）、氧（O）、铁（Fe）、钙（Ca）、镁（Mg）、硅（Si）、铝（AI）、钒（V）、镍（Ni）、铜（Cu）……等等。

尤其是钒（V）和镍（Ni），是分布并具有成因意义的两种微量元素，V、Ni含量及其比值，是确定生油岩有机相和油源对比的重要数据。

烃是有机化合物，约占石油成分的97%～99%。

烃主要由碳、氢两种元素组成，并且按本身结构的不同形成类型迥异的碳氢化合物，其主要分为烷烃、环烷烃和芳香烃三类。

由于组成烃的C、H原子数目不同，石油中含有大小悬殊的烃分子，最小的烃分子称甲烷（CH4）、再大的还有乙烷、丙烷……葵烷、还有十一烷、十二烷、十三烷……由于烃分子大小不同，其沸点也不同，分子越小、沸点越低。

分子小的（C1-4）是气体，中等的（C5-6）是液体，分子大的（C16以上）是固体。

所以说，石油主要是由大小不同的烃分子组成的混合物。

①石油的组成油质：油质是由烃类（几乎全部为碳氢化合物）组成的淡色油脂状液体。

油质是石油的主要组成部分，含量约为65%～100%。

油质含量高，颜色较浅，石油质量好，反之则质量差。

胶质：胶质呈浅黄褐色，半固态的粘糊状流体，密度为1.00～1.07克/厘米3。

在轻质石油中胶质含量一般不超过4%～5%，而在重质石油中胶质含量可达20%，石油呈褐色或黑褐色的原因之一，就是因为胶质的存在。

沥青质：沥青质是暗褐色或黑色的脆性固体物，温度高于300℃时就会分解成气体和焦炭。

沥青质的组成元素与胶质基本相同，只是碳氢化合物减少了，而氧、硫、氮的化合物增多了，相对密度大于 1.00。

在石油中沥青质含量很少，一般小于1%，个别情况可达3.0%～3.5%。

碳质：碳质是黑色固体物质，不具荧光，不溶于有机溶剂，也不被硅胶所吸附，由更高分子碳类物质组成。

石油中一般不含或极少含碳质。

②石油的物理性质颜色：石油的颜色变化范围很广，从浅色到暗色都有。

在透射光下，石油的颜色从无色透明逐渐过渡到淡黄、褐黄、淡红、棕色、黑褐色及黑色，或者介于两种颜色之间的过渡颜色。

如四川油田川东石油为墨绿色，川中石油为黄色、深色甚至黑色；新疆克拉玛依油田的石油为褐黑色；而华北油田凝析油的颜色则为无色透明。

石油颜色的浓度，往往取决于石油中胶质、沥青质的含量。

胶质、沥青质含量愈高则颜色愈暗。

一般轻质油的颜色微带黄橙色且又透明，重质油多呈黑色。

气味：石油通常都有明显的气味。

较轻质的石油带有芳香味；而浓黑的石油多带柏油味；含硫（S）、氮（N）化合物的石油有一股臭鸡蛋味。

石油的密度：是指在地面标准条件下，脱气原油单位体积的质量称为石油的密度，简称为密度，其单位是克/厘米3（kg/m3或g/cm3）。

石油的密度变化比较大，一般在0.75～1.0克/厘米之间，特殊情况小于或等于0.75克/厘米3。

不同的油田或同一油田的不同层位中，石油的密度也不尽相同，密度的大小是衡量石油质量好坏的标准之一。

一般来说，密度小，油质好；密度大，油质差。

密度的大小取决于石油的组成成份，通常把密度小于0.9克/厘米3的石油称为轻质油，大于0.9克/厘米3的石油称为重质油。

我国各油田的石油密度大多数在0.82～0.92克/厘米3。

石油的相对密度：是指在0.101325兆帕（MPa）的压力条件下，20℃时石油密度与4℃水的密度的比值。

石油随着温度升高而体积增大，密度减小。

但温度不变，压力升高时，原油的密度变化却很小。

石油的粘度：是指原油分子间发生相对位移时，所受到的阻力或内摩擦力，单位是毫帕秒（mPa•s）。

石油粘度的大小，取决于温度、压力、溶解气量和石油的化学成分。

粘度随温度升高、溶解气量增加而降低；而压力增大粘度也随之变大，地下原油粘度比地面原油粘度小；石油中轻质油组分增加，粘度随之降低；而蜡、胶质、沥青质含量高时，则粘度亦高。

石油粘度的大小，决定了石油流动性的难易程度，粘度大则流动性差，粘度小则流动性好。

石油的荧光性：石油在紫外光照射下受激发光，并在照射后发光现象立即消失的这种荧光反应特点，普遍被用于野外工作时作为判断岩石中是否含有石油显示的重要标志。

按发光颜色的不同以及分布的情况，大体可推测所显示的石油组分及其百分含量。

一般油质呈天蓝色，胶质呈黄绿色，沥青质呈棕褐色。

石油的旋光性：石油在偏光下，具有把偏光面向右旋转的特性。

偏转度一般小于1°。

旋光性是有机质所特有的一种性质，而且当加温至300℃时即消失。

所以，石油的旋光性是“石油有机生成说”的有力证据之一。

石油的溶解性：石油不溶于水，但可溶于有机溶剂，如苯、香精、醚、三氯甲烷、硫化碳、四氯化碳等，也能部分溶解于酒精之中。

石油又能溶解气体烃和固体烃化物以及脂膏-树脂、硫和碘等。

发热量：石油发热量变化在37681～46054千焦／千克之间，因石油的产地不同，其化学成分和发热量也有不同。

烷烃、芳香烃含量高，石油的发热量高。

凝固点：石油在一定条件下，由于温度下降，原油冷却凝固失去流动性时的温度（停止流动的最高温度），称为石油的凝固点。

凝固点的高低与石油组分有关，主要取决于石油含蜡量的多少，含蜡量高的，凝固点也高，含蜡量越低，凝固点也越低。

凝固的主要原因是蜡的结晶。

含蜡量：石油中以溶解状态和悬浮状态存在的石蜡占石油重量的百分数称为石油的含蜡量。

含蜡量多时，石油相对密度也较大，也可使井底和井筒结蜡。

管道输送过程中温度过低也会结蜡，给采油、集输工作增加困难。

石油的燃烧特性：石油和成品油可燃程度随温度而异，表现在闪点、燃点和自燃点的差异。

“闪点”指石油在容器内受热，容器遇火则发生闪火但随之又熄灭时的温度。

“燃点”指石油受热继续升高，遇火不但出现闪火而且引起了燃烧的温度。

“自燃点”指原油在受热已达到相当高的温度，即便不接触火种也出现自燃现象的温度。

石油是由不同沸点的烃类化合物组成的混合物，与水（沸点为100℃）不同，没有固定的沸点。

其闪点随着不同沸点化合物的含量比例不同而各有差异。

沸点越高，闪点也高。

③石油的用途石油是优质的动力燃料的原料石油也是提炼优质润滑油的原料很多其他材料也来自于石油产品：塑料、织布的材料 (例如: 聚酯纤维)、日用化学品、各种油漆等等石油是重要的化工原料。

石油化工厂利用石油产品，可加工出5000多种重要的有机合成原料。

常见的色泽美观、经久耐用的涤纶、尼龙、腈纶、丙纶等合成纤维，能与天然橡胶相媲美的合成橡胶，以及苯胺染料、洗衣粉、糖精、人造皮革、化肥、炸药等，都是由石油产品加工而成的石油化工是农业发展的“翅膀”。

农业是我国国民经济的基础产业。

石油化工提供的氮肥占化肥总量的80%，农用塑料薄膜的推广使用，加上农药的合理使用以及大量农业机械所需各类燃料，形成了石油化工支援农业的主力军。

这对于提高农业产量，改善农业发展方式和发展质量，促进农业的飞速发展，无异于插上了“翅膀”。

石油产自岩石之中岩石是由一种或多种矿物或岩屑组成的有规律的集合体，是地质作用的产物岩石是组成地壳和岩石圈的基本单位石油和天然气都埋藏在地下不同深度的岩石之中地壳上的岩石有火成岩（即岩浆岩）、沉积岩和变质岩三大类，这三大岩类中沉积岩与石油的关系最为密切。

（1）沉积岩是在地壳表层条件下（即常温常压下），主要由母岩的风化产物经过搬运和沉积及成岩作用形成的岩石世界上90%以上的油气都是储藏在沉积岩中沉积岩一般分为以下三大类：①碎屑岩：以碎屑物质为主要成分的岩石。

根据碎屑颗粒的大小，碎屑岩分为砾岩、砂岩和粉砂岩，其中砂岩和粉砂岩可以形成储藏油气的储集层。

②粘土岩：主要由粘土矿物组成的岩石。

其主要矿物成分为高岭石、蒙脱石、水云母等。

粘土岩的分布范围广泛，约占沉积岩总量的30%，粘土岩既能作为生油层又能作为盖层。

③碳酸盐岩：以碳酸盐类矿物为主要成分的岩石。

它的化学成分主要是氧化钙、氧化镁、二氧化碳，根据矿物成分可分为石灰岩和白云岩两大类。

碳酸盐岩和石油的关系密切，它既可以生油也可以储油。

目前世界上发现的油气田中，碳酸盐岩类型的油气田占很大比例，就储量来说，碳酸盐岩类约占世界总量的50%；就产量来说，约占石油总量的60%。

常见的沉积岩有:砾岩、砂岩、粘土岩、灰岩、白云岩、生物灰岩、盐岩、石膏岩等。

沉积岩的形成过程可以分为破坏、搬运、沉积和成岩四个阶段。

第一阶段：破坏作用阶段是引起岩石破坏，有风化作用和剥蚀作用风化作用是一个复杂的地质过程，按其性质可分为三种类型：物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用。

风化作用的结果是形成三种性质不同的产物：碎屑物质、新生成的矿物和溶解物质。

第二阶段：搬运作用阶段第三阶段：沉积作用阶段沉积的方式有机械沉积、化学沉积和生物化学沉积三种。

第四阶段：成岩作用阶段成岩作用包括以下几种：①压固脱水作用②胶结作用③重结晶作用（2）岩浆岩中不含有生物化石。

常见的岩浆岩有：橄榄岩、辉岩、辉长岩、玄武岩、闪长岩、安山岩、正长岩、花岗岩、流纹岩、细晶岩、伟晶岩、煌斑岩。

（岩浆岩中特有的矿物是石榴石）。

（3）变质岩由岩浆岩变质而成的岩石叫正变质岩；由沉积岩变质而成的岩石叫副变质岩。

常见的变质岩有: 石英岩、大理岩、矽卡岩、蛇纹岩、碎裂岩、片岩、片麻岩、板岩等。

石油中含有一种特殊的物质，叫器族化合物，它是来自动物中的血红素和植物中的叶绿素沉积岩中含有丰富的有机物质，特别是那些低等动物和植物，就是生成石油的原始物质。

形成石油的原始物质主要来自于沉积物中的有机质：脂类、碳水化合物、蛋白质以及木质素等石油主要产于腐泥型有机质沉积物中的有机质含量主要与下列因素有关：①生物物质的数量。

②原始有机质的保存条件。

主要是指沉积和埋藏过程中的氧化还原条件。

③堆积速度。

堆积速度越快，则有机质摆脱细菌分解越早，保存下来的有机质就越多。

④沉积物的粒度。

粒度越细所含有机质就越多。

干酪根又称油母质，是指沉积岩中不溶于碱、非氧化型酸和非极性有机溶剂的分散有机质与干酪根相对的，岩石中溶于有机溶液剂的部分叫沥青，它包括烃类以及含氮、硫、氧的非烃有机化合物。

石油和天然气正是有机质成岩演化总过程中附帯的自然产物按石油地质的观点将有机质的成岩划分为成岩阶段、深成阶段和准变质阶段。

同时又以能否生成石油为基准，将有机质演化划分为未成熟阶段、成熟阶段和过成熟阶段。

①成岩作用阶段（未成熟阶段）成岩作用阶段的主要烃类产物是生物甲烷，还有某些重质石油。