第一章 石油物性和组成
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石油化学02 第1章 石油的化学组成
1.90 1.68
孤岛
辽河
85.12
85.86
11.61
12.65
2.09
0.18
0.43
0.31
1.62
1.75
新疆
大港 江汉 欢喜岭
86.13
85.67 83.00 86.36
13.30
13.40 12.81 11.13
0.05
0.12 2.09 0.26
0.13
0.23 0.47 0.40
1.84
组成石油的成分非常复杂，根据其不同的特性，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。
8 /51
第1节 原油的一般性质、元素组成、馏分组成与分类→ 2 原油的元素组成
2 原油的元素组成
组成石油的化学元素主要是碳、氢、氧、氮、硫。 碳 含量 为：84-87%，平均84.5%；氢含量为：11～14%，平均 13%；两元素在石油中一般占95～99%，平均为97.5%。
剩下的硫、氮、氧及微量元 素的总含量一般只有1～4%，其中， 氧：0.1～4.5%，一般小于0.5%；硫： 小于1%，平均0.65%；氮：小于0.1%。 含硫量小于1%的为低硫原油,含硫量大 于1%的为高硫原油。常以0.25%作为 贫氮和高氮石油的界线。
第1节 原油的一般性质、元素组成、馏分组成与分类→ 2 原油的元素组成
表1-1-5
分子量不同的烷烃的H/C原子比
分子式 CH4
C2H6 C3H8 C5H12 C6H14 C8H18
孤岛
辽河
85.12
85.86
11.61
12.65
2.09
0.18
0.43
0.31
1.62
1.75
新疆
大港 江汉 欢喜岭
86.13
85.67 83.00 86.36
13.30
13.40 12.81 11.13
0.05
0.12 2.09 0.26
0.13
0.23 0.47 0.40
1.84
组成石油的成分非常复杂，根据其不同的特性，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。
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第1节 原油的一般性质、元素组成、馏分组成与分类→ 2 原油的元素组成
2 原油的元素组成
组成石油的化学元素主要是碳、氢、氧、氮、硫。 碳 含量 为：84-87%，平均84.5%；氢含量为：11～14%，平均 13%；两元素在石油中一般占95～99%，平均为97.5%。
剩下的硫、氮、氧及微量元 素的总含量一般只有1～4%，其中， 氧：0.1～4.5%，一般小于0.5%；硫： 小于1%，平均0.65%；氮：小于0.1%。 含硫量小于1%的为低硫原油,含硫量大 于1%的为高硫原油。常以0.25%作为 贫氮和高氮石油的界线。
第1节 原油的一般性质、元素组成、馏分组成与分类→ 2 原油的元素组成
表1-1-5
分子量不同的烷烃的H/C原子比
分子式 CH4
C2H6 C3H8 C5H12 C6H14 C8H18
石油化工课件
第一章石油的化学组成第—节石油化学组成概说一、石油的外观性质和元素组成1.石油的外观性质天然石油通常是淡黄色到黑色的、流动或半流动的粘稠液体，相对密度一般都小于1.0世界各地所产的石油在性质上都有不同程度的差异。
从颜色看，绝大多数石油都是黑色的，也有暗黑、暗绿、暗褐色的，更有一些石油是呈赤褐、浅黄色。
目前全国原油产量：～1亿5千万吨/年其中大庆油田：4500～5000万吨/年全国消耗原油：～2亿5千万吨/年（每年进口原油：～1亿吨/年）石油生产的产品：1. LPG ：民用，化工裂解原料 2. 石脑油：化工裂解原料，化工原料3. 汽油：民用，化工裂解原料 4. 煤油：航空煤油，民用，化工裂解原料 5. 柴油：民用，化工裂解原料 6. 润滑油：各种机械使用 7. 重油沥青：建筑沥青，道路沥 8. 石油焦炭：炼钢厂使用9. 由上述油品，可以作为化工原料，生产出的很多的化工产品。
石油可以生产很多产品，它是复杂混合物，由成千上万种化合物组成。
LPG使用的几个危险例子：(1) 摩托车带罐爆炸(2) 两个液化汽罐倒罐(3) 液化汽罐的残渣，主要是C5、C6，倒入卫生间下水道(4) 有人不相信液化汽的危险性战争中曾有使用固体汽油（火焰喷射器）的例子。
海湾战争 为了石油而打。
现在石油的价格升到$70美元/桶以相对密度论，绝大多数石油的相对密度介于0.8-0.98之间，但也有个别例外:如伊朗某地石油相对密度高达1.016；美国加里福尼亚州某地石油相对密度低到0.707。
我国原油的凝点以及含蜡量均较高，这是我国主要油田原油的特点之一。
除了上述类型原油外，我国还有少量性质比较特殊的原油．其中有一类为轻质原油(见表I-1-2)。
这类原油相对密度＜0.86，该原油特点是相对密度小，轻油收率高，渣油含量少，而且均属低硫原油．另一类是属于低凝点、高密度的原油(见表I-1-3)，其凝点最低可到-54 o C(例如，新疆克拉玛依3号低凝原油)，相对密度最高可达0.9495(例如，胜利油田的孤岛原油)，因而这类原油是石油的低凝产品和高质量道路沥青的宝贵原料．世界各地的石油是各不相同的，原因是什么呢？2.石油的化学组成石油外观性质上的差异是其化学组成不同的一种反映。
第一章 石油及其产品的组成和性质
0.12
0.09
0.12
0.14
0.10
0.10
克 二、石油的元素组成 拉 玛 依 职 1. 主要元素： C 、H 、 O 、 N 、 S 五种。 业 技 C、H 占 95%～99% (C 83%～87%, H 11%～14%) 术 S、O、N 及微量元素总共不过 1% ～ 4%, 但也有除外(美 学 院 国加利福尼亚N 1.4~2.2%)。
克 拉 一、石油的一般性状 玛 依 职 石油主要是由碳氢化合物组成的复杂混合物。 业 技 外观： 淡黄—黑色，流动或半流动的粘稠液体。如：我 术 国四川盆地开采出来的原油是黄绿色，玉门原油是黑褐 学 院 色的，大庆原油则为黑色。 相对密度：相对密度一般小于1，绝大多数原油的相对密 石 度为0.8～0.98,属重质原油。 油 加 含硫量：我国原油一般含硫量较低，大部分含硫量为 工 生 0.12%～1.83% ，只有胜利原油的含硫量稍高。 产 技 术
83.36 28
333.7 2
109.0 17(倾 点)
57.1 36
10.32 33
2.72 16.5
37.8 26.0
蜡含量( 质量分数① ) %
庚烷沥青质( 质量分数 ) %
26.2
0 2.9 0.0027 0.10 0.16 3.1 0.04
14.6
<1 6.4 0.02 0.80 0.4l 26.0 1.6
非烃类：碳、氢与其它元素组成的化合物。
克 （1）烷烃： （高达50%～70%；低到10%～15%） 拉 玛 依 性能：化学性质不活泼；但加热、催化剂作用、光能的条 职 件下能起卤化、磺化、氧化及裂解等反应。 业 技 存在形式： 气态 C1 ～ C4 石油气体中。 术 学 液态 C5 ～ C15 汽、煤、柴、馏分中。 院 固态 C16以上 溶解或结晶状存在于石油高沸点 馏分中。 石 油 类型： 正构烷烃 石蜡基原油中正构烷烃含量很高。 加 工 异构烷烃 大多是两个或三个甲基的衍生物。 生 含量：正构烷烃 ＞ 异构烷烃 产 技 术
石油地质学第1章 石油、天然气、油田水的成分和性质
石油在紫外光的照射下，由于不饱和烃及其
衍生物的存在而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它的化合物组成： 石油中的饱和烃不发光。
6.石油的旋光性
当偏振光通过石油时，石油能使其振动面 旋转一个角度，石油的这种特性称旋光性。
石油具有旋光性的原因： 源于生物体的某些有机化合物分子结构不对称， 具有手征性。
分的重量或体积百分含量来表示石油的组成，称为石油的馏
分组成。
3
石油的馏分组成： 石油沥青类的馏分组成
馏分名称 轻 石油气 馏 汽油 分 中 馏 分 煤油 柴油 沸点 <35 ℃ 35-190℃ 190-260℃ 260-320℃ 碳原子数 C1-C4 C5-C12 化合物 烷烃、环烷烃
C12-C14 烷烃、环烷烃为主，含有 C14-C18 芳烃和含S、N、O 化合物。 C19-C25 高碳数大分子量环烷烃、 芳烃和含S、N、O 化合物。 >C25
《石油天然气地质与勘探》
第一章 石油、天然气及油田水的基本特征
石油（包括油气沥青）： 是指在地壳岩石空隙（孔、洞、缝）中天然生 成的，以液态烃为主的可燃有机矿产。 天然气： 广义上指自然界存在的一切气体。油气地质上 指的是在地壳岩石空隙（孔、洞、缝）中天然生成 的，以气态烃为主的可燃有机矿产。
（四பைடு நூலகம்海、陆相石油化学成分上的基本区别
A、海相石油：
以芳香－中间型和石蜡－环烷型为主，V/Ni ＞1 。饱和烃占25 － 70% ，芳烃占25 －60%；高硫（＞1%）低蜡（＜5% ）。
B、陆相石油：
以石蜡型为主，部分石蜡－环烷型。V/Ni ＜1。饱和烃占60－90% ，芳烃 10 －20%；高蜡（＞ 5%）、低硫（＜1%）。
衍生物的存在而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它的化合物组成： 石油中的饱和烃不发光。
6.石油的旋光性
当偏振光通过石油时，石油能使其振动面 旋转一个角度，石油的这种特性称旋光性。
石油具有旋光性的原因： 源于生物体的某些有机化合物分子结构不对称， 具有手征性。
分的重量或体积百分含量来表示石油的组成，称为石油的馏
分组成。
3
石油的馏分组成： 石油沥青类的馏分组成
馏分名称 轻 石油气 馏 汽油 分 中 馏 分 煤油 柴油 沸点 <35 ℃ 35-190℃ 190-260℃ 260-320℃ 碳原子数 C1-C4 C5-C12 化合物 烷烃、环烷烃
C12-C14 烷烃、环烷烃为主，含有 C14-C18 芳烃和含S、N、O 化合物。 C19-C25 高碳数大分子量环烷烃、 芳烃和含S、N、O 化合物。 >C25
《石油天然气地质与勘探》
第一章 石油、天然气及油田水的基本特征
石油（包括油气沥青）： 是指在地壳岩石空隙（孔、洞、缝）中天然生 成的，以液态烃为主的可燃有机矿产。 天然气： 广义上指自然界存在的一切气体。油气地质上 指的是在地壳岩石空隙（孔、洞、缝）中天然生成 的，以气态烃为主的可燃有机矿产。
（四பைடு நூலகம்海、陆相石油化学成分上的基本区别
A、海相石油：
以芳香－中间型和石蜡－环烷型为主，V/Ni ＞1 。饱和烃占25 － 70% ，芳烃占25 －60%；高硫（＞1%）低蜡（＜5% ）。
B、陆相石油：
以石蜡型为主，部分石蜡－环烷型。V/Ni ＜1。饱和烃占60－90% ，芳烃 10 －20%；高蜡（＞ 5%）、低硫（＜1%）。
第一章 石油、天然气、油田水的成分和性质
第一章石油、天然气、油田水的成分和性质石油：(又称原油)：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。
石油的灰分：石油的元素组成除了碳、氢、氧、氮、硫以外，还含有几十种微量元素，石油中的微量元素就构成了石油的灰分。
组分组成：石油中的化合物对有机溶剂和吸附剂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。
馏分组成：是利用组成石油的化合物具有不同沸点饿特性，加热蒸馏，将石油切割成不同沸点范围的若干部分，每一部分就是一个馏分。
粘度：代表石油流动时分子之间相对运动所引起的内摩擦力的大小。
石油的比重：是指一大气压下，20℃石油与4℃纯水单位体积的重量比，用d420表示。
天然气的比重：在标准状态下，单位体积天然气与同体积空气的重量比。
石油的荧光性：石油在紫外光照射下可产生延缓时间不足10-7秒的发光现象，称为荧光性。
旋光性：石油能将偏振光的振动面旋转一定角度的能力。
天然气：广义上指岩石圈中存在的一切天然生成的气体。
石油地质学中研究的主要是沉积圈中以烃类为主的天然气。
气顶气：与石油共存于油气藏中呈游离气顶状态产出的天然气。
气藏气：单独聚集的天然气。
可分为干气气藏和湿气气藏。
凝析气（凝析油）：当地下温度、压力超过临界条件后，由液态烃逆蒸发而形成的气体。
开采出来后，由于地表压力、温度较低，按照逆凝结规律而逆凝结为轻质油即凝析油。
固态气水合物：是在冰点附近的特殊温度和压力条件下由天然气分子和水分子结合而成油田水：是指油田范围内直接与油层连通的地下水，即油层水。
油田水矿化度：即水中各种离子、分子和化合物的总含量，以水加热至105℃蒸发后所剩残渣重量或离子总量来表示，单位ml/l、g/l或ppm。
简述石油的元素组成、馏分及组分。
石油的主要元素组成是C、H其次是O、S、N，此外，还有其它微量元素。
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。
02第一章-1-石油课件
植 烷 （2， 6， 1 0， 1 4 =四 甲 基 十 六 烷 )
姥 鲛 烷 （2 ， 6 ， 1 0， 1 4-四 甲 基 十 五 烷 )
同源的石油所含异戊间二烯型烷烃类型和含量都十 2022/分4/24相近，常用于油源对比。
3. 环烷烃
也属饱和烃，其分子结构为碳原子以单键相连 呈闭合环状。
常见的环烷烃只有环戊烷和环己烷及其衍生物， 它们是石油的重要组成部分，即五员环、六员环。
除外，在石油中还含有多种微量元素，但总量仅有 万分之几，其中最为石油地质学家重视的钒、镍两种元 素，它们可以用于研究生油岩相、油源对比，油气运移 等问题。
2022/4/24
1. 正构烷烃（无C支链）
石油中正构烷烃含量一般为15-20%（体积）
正丁烷 C C C C
正戊烷
CCCCC
多数石油不同碳原子数正烷烃相对含量 分布曲线有三个共同特点：
2022/4/24
2.石油的比重
液态石油比重是指一个大气压下200C石油与40C纯 水单位体积的重量比，用d420表示。
欧美各国则以一大气压下，600F（相当于15.60 0C ）石油与4 0C纯水单位体积的重量比。
商业上用API度为单位： API度=141.5/60℉时比重-131.5
石油比重一般介于0.75－0.98之间 ＞0.90 称为重质石油 ＜0.90 称为轻质石油
实验室测定的Et，通过换算表，获得运动粘 度，运动粘度与密度之积即得动力粘度。
粘度大小主要取决于石油的化学组成，含轻 质组分多则粘度小，含蜡、胶质、沥青质多则粘 度大。不同环境下石油粘度不同
2022/4/24
4. 溶解性
石油难溶于水，但可溶于多种有机溶剂， 如苯、氯仿、二硫化碳、醚等，据此可以鉴 定和分离岩石中的石油烃。
姥 鲛 烷 （2 ， 6 ， 1 0， 1 4-四 甲 基 十 五 烷 )
同源的石油所含异戊间二烯型烷烃类型和含量都十 2022/分4/24相近，常用于油源对比。
3. 环烷烃
也属饱和烃，其分子结构为碳原子以单键相连 呈闭合环状。
常见的环烷烃只有环戊烷和环己烷及其衍生物， 它们是石油的重要组成部分，即五员环、六员环。
除外，在石油中还含有多种微量元素，但总量仅有 万分之几，其中最为石油地质学家重视的钒、镍两种元 素，它们可以用于研究生油岩相、油源对比，油气运移 等问题。
2022/4/24
1. 正构烷烃（无C支链）
石油中正构烷烃含量一般为15-20%（体积）
正丁烷 C C C C
正戊烷
CCCCC
多数石油不同碳原子数正烷烃相对含量 分布曲线有三个共同特点：
2022/4/24
2.石油的比重
液态石油比重是指一个大气压下200C石油与40C纯 水单位体积的重量比，用d420表示。
欧美各国则以一大气压下，600F（相当于15.60 0C ）石油与4 0C纯水单位体积的重量比。
商业上用API度为单位： API度=141.5/60℉时比重-131.5
石油比重一般介于0.75－0.98之间 ＞0.90 称为重质石油 ＜0.90 称为轻质石油
实验室测定的Et，通过换算表，获得运动粘 度，运动粘度与密度之积即得动力粘度。
粘度大小主要取决于石油的化学组成，含轻 质组分多则粘度小，含蜡、胶质、沥青质多则粘 度大。不同环境下石油粘度不同
2022/4/24
4. 溶解性
石油难溶于水，但可溶于多种有机溶剂， 如苯、氯仿、二硫化碳、醚等，据此可以鉴 定和分离岩石中的石油烃。
第一章 油气藏中流体的化学组成及物理性质
占原油体积% 2.0
主峰碳
不同碳原子数的 正烷烃相对含量呈一 条连续的曲线，称为 正烷烃分布曲线。
1.5 1.0 0.5 0 1 5 10 15 20 25 30 碳数 35
正烷烃分布曲线
正烷烃分布曲线特征
A、陆相有机质形成的石油：高碳数（≥C22 ）正烷烃多；海相 （浮游生物菌藻类）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。而有机质演化程度较低的石油中，正烷烃碳数偏高。 C、受微生物强烈降解的原油：正烷烃常被选择性降解，一般含 量较低，低碳数的更少。
正构烷烃：－C－C－C－C－ ；C1～C45，≤C35
名称 甲 烷 乙 烷 丙 烷 丁 烷 戊 烷 已 烷 庚 烷 辛 烷 壬 烷 癸 烷 十一烷 十二烷 十三烷 十四烷 十五烷 十六烷 十七烷 十八烷 十九烷 二十烷 分子式 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 C5H14 C7H16 C8H18 C9H20 C10H22 C11H24 C12H26 C13H28 C14H30 C15H32 C16H34 C17H36 C18H38 C19H40 C20H42 熔点(℃) -182.6 -182.10 -187.1 -138.0 -129.7 -95.3 -90.3 -56.8 -53.7 -29.7 -25.6 -9.7 -6.0 5.5 10.0 18.1 22.0 28.0 32 36 沸点(℃) -161.6 -88.6 -42.2 -0.5 36.1 68.8 98.4 125.6 125.6 174.0 195.8 216.2 235.5 251.0 268.0 280.0 303 300 330 相对密度(液态时) 0.424 0.546 0.582 0.579 0.6263 0.6594 0.6837 0.7028 0.7028 0.7179 0.7404 0.7498 0.7568 0.7638 0.7688 0.7749 0.7767 0.7776 物态通常状态 气 气 气 气 液 液 液 液 液 液 液 液 液 液 液 液 固 固 固 固
石油地质学第1章
§3油气的生成
二、油气生成的物质基础
1、沉积有机质 按照油气有机成因理论，生成油气的核心是生物
物质，生物死亡后的残体经沉积作用埋藏于水下沉积 物中，经过一定的生物化学、物理化学变化形成石油 和天然气。通过沉积作用进入沉积物中并被埋藏下来 的那部分有机质叫沉积有机质。组成沉积有机质的生 物化学组成包括类脂化合物、蛋白质、碳水化合物以 及木质素4类。
§3油气的生成
无机成因论
3、岩浆说
4、高温生成说 5、蛇纹石化生油说
原苏联库得梁采夫提出，他 认为在许多天体上发现碳氢 化合物，火山喷发岩中也发 现有沥青，甚至于在岩浆岩 中也找到有为数极少的石油， 这些石油的形成同基性岩浆 冷却时碳氢化合物的合成有 关，正是因为这是在高温高 压下形成，才会使许多不饱 和碳氢化合物被聚合成饱和 的碳氢化合物。
第一章：石油天然气的生成
•石油的组成及其物理化学特征 •天然气的组成及其物理化学特征 •石油天然气的生成
两种成因论之争 油气生成的物质基础 油气生成的主要母质 油气生成的阶段性及其产物 烃源岩类型 天然气成因类型简介
§1石油的组成及
一、定义
其物理化学特征 石油（oil）是什么？简单地说，
石油是指赋存于地下岩石孔隙中，以
§ 1石油的组成 及其物理化学特
征
三、物理性质
颜色：无色→淡黄色→黄褐色→深褐色→ 黑绿色→黑色。无色石油有的是一种轻质 油，甚至可以即采即用；有的是油气运移 过程中吸附效应。
密度：石油相对密度变化较大，一般均小 于1.0，对应于上述的颜色，浅色的相对密 度低，深色的相对密度高。
粘度：衡量石油流动性能的指标。一般来 说受地下温度、压力和成分影响较大，温 度升高粘度降低，压力增大粘度也增加， 密度大的石油粘度相对也较大。
油层物理1-1 第一节 石油的组成与性质
2
第一节 石油的组成与性质
石油与天然气从化学组成上讲为同一类物质。现已确定石 油中烃类主要是由烷烃、环烷烃和芳香烃这三种饱和烃类 构成。原油中一般未发现非饱和烃类，如烯烃、炔烃。烷 烃又称石蜡族烃，其化学通式为CnH2n+2。 烷烃由于其分子量大小不同，存在的形态也不同。 在常温常压下，C1～C4为气态，它们是构成天然气的主 要成分； C5～C16是液态，它们是石油的主要成份； 而C17以上的烷烃为固态，即所谓石蜡。石油中固态烃 能以溶解或结晶状态存在于石油中。因此，石油与天然气 在化学结构上说均为烃类，只是分子量不同而已。
API度与国际通用的密度在数值上相反，API度高的石 油，实际上都是密度低的轻质石油。
17
2）地层原油分类 6、粘度是地层油的主要物性之一，它决定着油井 产能的大小、油田开发的难易程度及油藏的最终 采收率。 按粘度分为：
1 2 3 4
低粘油：指油层条件下原油粘度低于5mPa.S 中粘油：油层条件下原油粘度5~20mPa.S
15
1)地面原油的分类
3、根据原油中的含蜡量可将原油分为： (1) 少蜡原油一—原油中含蜡量在1％以下； (2) 含蜡原油一一原油中含蜡量在1~2％之间 （3）高含蜡原油一一原油中含蜡量在2％以上。 （大庆 原油） 4、按原油的关键组分划分为： （1）凝析油：密度<0.82g/cm3（20℃）的原油。 （2）石蜡基原油：密度0.82~0.89g/cm3（20℃） 的原油。 （3）混合基原油：密度0.89~0.93g/cm3（20℃） 的原油。 （4）环烷基原油：密度>0.93g/cm3（20℃）的原油。
第一章
油层流体的物理性质 The Physical Properties of Reservoir Fluids
第一节 石油的组成与性质
石油与天然气从化学组成上讲为同一类物质。现已确定石 油中烃类主要是由烷烃、环烷烃和芳香烃这三种饱和烃类 构成。原油中一般未发现非饱和烃类，如烯烃、炔烃。烷 烃又称石蜡族烃，其化学通式为CnH2n+2。 烷烃由于其分子量大小不同，存在的形态也不同。 在常温常压下，C1～C4为气态，它们是构成天然气的主 要成分； C5～C16是液态，它们是石油的主要成份； 而C17以上的烷烃为固态，即所谓石蜡。石油中固态烃 能以溶解或结晶状态存在于石油中。因此，石油与天然气 在化学结构上说均为烃类，只是分子量不同而已。
API度与国际通用的密度在数值上相反，API度高的石 油，实际上都是密度低的轻质石油。
17
2）地层原油分类 6、粘度是地层油的主要物性之一，它决定着油井 产能的大小、油田开发的难易程度及油藏的最终 采收率。 按粘度分为：
1 2 3 4
低粘油：指油层条件下原油粘度低于5mPa.S 中粘油：油层条件下原油粘度5~20mPa.S
15
1)地面原油的分类
3、根据原油中的含蜡量可将原油分为： (1) 少蜡原油一—原油中含蜡量在1％以下； (2) 含蜡原油一一原油中含蜡量在1~2％之间 （3）高含蜡原油一一原油中含蜡量在2％以上。 （大庆 原油） 4、按原油的关键组分划分为： （1）凝析油：密度<0.82g/cm3（20℃）的原油。 （2）石蜡基原油：密度0.82~0.89g/cm3（20℃） 的原油。 （3）混合基原油：密度0.89~0.93g/cm3（20℃） 的原油。 （4）环烷基原油：密度>0.93g/cm3（20℃）的原油。
第一章
油层流体的物理性质 The Physical Properties of Reservoir Fluids
石油及其主要产品化学组成和物理性能
石油及其主要产品化学组成和物理性能1、石油的化学组成1.1 颜色与密度石油（俗称原油）通常是黑色、褐色或黄色的流动或半流动的粘稠液体，由于含有硫等其它物质，一般都有不同程度的臭味。
多数原油的密度集中在750~950kg/m³之间，也有个别原油的密度在1000 kg/m³以上或在800 kg/m³以下。
1.2 元素组成一般而言，原油由以下几种元素或化合物组成：碳——83~87%，氢——11~14%，硫——1~3%（硫化物、二硫化物和单质硫等），氮——低于1%（以带胺基的碱性化合物为主），氧——低于1%（存在于二氧化碳、苯酚、酮和羧酸等有机化合物中），金属和非金属物质——低于1%（镍、铁、钒、铜、砷等）。
根据硫含量的不同，可分为低硫原油（硫含量小于0.5%）、含硫原油（硫含量0.5~2.0%）和高硫原油（硫含量大于2.0%）三类。
碳/氢原子比（有时也称氢/碳原子比）是反映原油属性的一个重要参数，与其原有的化学结构有关系。
1.3 烃类组成原油中的烃类成分主要分为烷烃、环烷烃、芳香烃，这些烃类组成是以气态、液态、固态的化合物存在。
根据烃类成分的不同，原油也可分为石蜡基原油、环烷基原油和中间基原油三类。
石蜡基原油含烷烃较多；环烷基原油含环烷烃、芳香烃较多；中间基原油介于二者之间。
原油中的烃类含量因为产地种类不同差异很大，相对密度较小的轻质原油中烃类含量可能大于90%，而相对密度较大的重质原油中的烃类含量甚至可能小于50%。
炼油厂加工的的原油通常为液态。
原油中含的液体状态烃按其沸点不同，可以分为低沸点馏分、中间馏分以及高沸点馏分。
低沸点馏分，如在汽油馏分中含有C5~C10的正构烷烃、异构烷烃、单环环烷烃、单环芳香烃（苯系）。
中间馏分，如在煤油、柴油馏分中含有C10~C20的正异构烷烃、带侧链的单环环烷烃、双环及三环环烷烃、双环芳烃。
高沸点馏分，如在润滑油馏分中含有C20~C36左右的正异构烷、环烷烃和芳香烃。
第一章 石油物性和组成
C10H22 C14H30
2.2 2.14
1.80 1.80
0.80 0.70
信息： 信息：
同系物中， 分子量越大， H/C比 （ a） 同系物中 ， 分子量越大 ， H/C 比 越小 不同系列中，分子量相近， （ b） 不同系列中 ， 分子量相近 ， H/C 次序为 烷烃 >环烷烃 >芳香烃
(2) 结构信息
衍生物
油分 石脑油 Oils 汽油 Saturates 饱和分 煤油 Aromatics 芳香分 胶质 柴油 Resins 蜡 Asphaltene 沥青质 减压瓦斯油 Carbenes 碳青质 Carboids 油焦质 渣油
Crude oil
Heavy Oil Mineral wax Bitumen Asphaltite Asphaltoid Oil sand Kerogen Natural gas
#偏重的常规原油（第一特点）
粘度、凝点、蜡含量、胶质、沥青质、水分等
1.定义－Definition 定义－ 定义
天然物质
Petroleum 石油
产物 Naphtha Gasoline Kerosene Diesel
Wax Vacuum Gas oil Residuum Asphalt Tar Pitch Coke Synthetic crude oil
0.60
20
12
11
8
3
0.58
*3
*1-联苯型芳烃；*2 联苯型芳烃； 联苯型芳烃 缩合芳环。 缩合芳环。
cata-condensed ，渺位缩合芳环 *3 peri-condensed，迫位 渺位缩合芳环; ，
小结： 小结：
CI RA = +1 2
第1章_石油的组成和性质
（2）关键馏分特征分类法
（3）原油商品分类法
31
原油商品分类法
•按原油的相对密度分类 •按原油的含硫量分类 硫含量小于0.5%的原油，为低硫原油；硫含量为 0.5%-2.0%的原油，为含硫原油；硫含量大于2.0%的 原油，为高硫原油。
32
28
9.低温流动性
油品的凝点：是指其失去流动性的最高温度。
倾点：是指油品能从标准型式的容器中流出的 最低温度。 浊点：将油品冷却使其失去透明，并产生云雾 状的浑浊现象的最高温度。
冰点：继续降温到油品中出现用肉眼能看见晶 体时的温度。
29
30
第三节、 原油分类
（1）特征因数分类法
按特征因数分类法的大小将原油分类为石蜡基、 中间基和环烷基三大类。
• 油品的闪点随压力增大而升高，因为压 力增大，油品的沸点范围升高，不易蒸 发，油品闪点也高；
测定闪点的方法有两种：闭口闪点和开口 闪点。
27
闪点和燃点
燃点：当油品的温度达到闪点后继续加 热到某一温度，引火后液体开始燃烧，火 焰不再熄灭的最低温度。 自燃点：将油品加热到某一温度，令其 与空气接触不需引火油品自行燃烧的最低 温度。 油品的沸点越低，越不易自燃，自燃点 也就越高，反之，自燃点越低。
17
5.蒸气压
（1）纯烃的蒸气压
蒸气压（饱和蒸气压）：在某一温度下一种物质
的液相与其上方的气相呈平衡状态时的压力。
同一族烃类，同一温度下，相对分子质量较大
的烃类的蒸气压小。 对某一种纯烃而言，蒸气压随温度升高而增大。
（2）烃类混合物及石油馏分蒸气压
18
6.平均相对分子质量
平均相对分子质量：体系中具有各种相对 分子质量的分子的摩尔分率与其相应的相 对分子质量的乘积的总和。 •各馏分得平均相对分子质量是随其沸程上 升而增大。
1石油、天然气、油田水的成分和性质.ppt
如：在沉积物和原油中，往往以植烷、 在沉积物和原油中，往往以植烷、 植烷 姥鲛烷、降姥鲛烷、异十六烷及法尼烷的含 姥鲛烷、降姥鲛烷、异十六烷及法尼烷的含 量最高，主要来源于叶绿素， 量最高，主要来源于叶绿素，加之化学稳定 性，可用作油源对比。 可用作油源对比。 油源对比
2.环烷烃： 环烷烃： 环烷烃
2.含氮化合物 含氮化合物
一般为万分之几至千分之几， 一般为万分之几至千分之几 ， 主要集中在高沸点 馏分及渣油中。已鉴定出 多种 通常: 多种， 馏分及渣油中。已鉴定出30多种，通常 碱性氮化合物：吡啶、喹啉、异喹啉等同系物； 碱性氮化合物：吡啶、喹啉、异喹啉等同系物； 氮化合物 非碱性氮化合物：吡咯、卟啉等同系物 非碱性氮化合物：吡咯、卟啉等同系物——动物血红素 氮化合物 动物血红素 和植物叶绿素都属卟啉类化合物， 且结构相同（ 和植物叶绿素都属卟啉类化合物 ， 且结构相同 （ 见下 图）。可提供有机成因的证据。 可提供有机成因的证据。 含氮化合物在石油贮存过程中易生成胶质， 含氮化合物在石油贮存过程中易生成胶质 ， 在加 工过程中能引起催化剂中毒。 工过程中能引起催化剂中毒。
芳烃在原油中含量变化较大（ 芳烃在原油中含量变化较大（10-40%）， ） 一般具下列分布规律： 一般具下列分布规律： ①随沸点增高、芳烃含量增高，且芳烃环数 随沸点增高、芳烃含量增高， 及侧链数增多，碳链加长； 及侧链数增多，碳链加长； ②低沸点镏份中，芳烃含量较少，主要为苯、 低沸点镏份中，芳烃含量较少，主要为苯、 甲苯、二甲苯； 甲苯、二甲苯； ③石油形成时代越新，芳环上取代基越少。 石油形成时代越新，芳环上取代基越少。
第一章 石油、天然气、油田水的成分和性质 第二节 石油的成份和性质
石油(petroleum/crude oil)是一种成份十分复杂 石油 是一种成份十分复杂 混合物。 的天然有机化合物的混合物 的天然有机化合物的混合物。 成份：主要烃类、 成份：主要烃类、少量非烃和微量元素 相态：液态为主，溶有大量烃气， 相态：液态为主，溶有大量烃气，少量非烃气 物性：多具芳香气味、油脂状、比水轻， 物性：多具芳香气味、油脂状、比水轻，颜色 有黑、 有黑、褐、棕、绿、浅黄直至透明。 浅黄直至透明。
石油地质学第一章1-6
②随着石油成熟度增加，芳烃系列向低环 演化。
第一章 石油、天然气、油田水的成分和性质
４、非烃化合物 （Non-hydrocarbon chemical compound）
主要是含硫、氮、氧三种元素的有机化合物，主要集中在 石油的高沸点馏分中。
含硫化合物：最重要的非烃化合物，存在于中、重馏分中。 主要有硫醇（-SH）、硫化物（-S-）（包括硫醚 R-S-Rˊ、环 硫醚）、二硫化物（-S-S-）以及噻吩衍生物。此外，还有元 素硫、硫化氢。硫来自有机物的蛋白质和围岩的含硫矿物石膏 等
含氧化合物：主要有酸性和中性
酸性含氧化合物中有环烷酸、脂肪酸 及酚，总称石油酸；中性含氧化合物有 醛、酮等，其含量较少。 酸性含氧化合 物中环烷酸最多，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 种含油气性直接标示。
第一章 石油、天然气、油田水的成分和性质
第一章 石油、天然气、油田水的成分和性质
(二) 比重：是指１atm下，20℃石油与4℃纯水单位体 积的重量比，用d420表示（中国和前苏联）
一般介于0.75～0.98之间，变化大。 >0.9——重质油；<0.9——轻质油。 美国通常用API度、西欧用波美度来表示石油的比重。
关系如下： API=141.5/15.5C时比重 -131.5 波美度=140/15.5C时比重 -130
（五）馏分、组分和化合物组成三者的关系
组分（溶剂分离） 族分（热色谱鉴定） 馏分（热分离）
油质
饱和烃
汽油
苯胶质
芳香烃
煤油
酒精苯胶质非烃柴油沥青沥青质重油沥青
第一章 石油、天然气、油田水的成分和性质
二、石油的物理性质
第一章 石油、天然气、油田水的成分和性质
４、非烃化合物 （Non-hydrocarbon chemical compound）
主要是含硫、氮、氧三种元素的有机化合物，主要集中在 石油的高沸点馏分中。
含硫化合物：最重要的非烃化合物，存在于中、重馏分中。 主要有硫醇（-SH）、硫化物（-S-）（包括硫醚 R-S-Rˊ、环 硫醚）、二硫化物（-S-S-）以及噻吩衍生物。此外，还有元 素硫、硫化氢。硫来自有机物的蛋白质和围岩的含硫矿物石膏 等
含氧化合物：主要有酸性和中性
酸性含氧化合物中有环烷酸、脂肪酸 及酚，总称石油酸；中性含氧化合物有 醛、酮等，其含量较少。 酸性含氧化合 物中环烷酸最多，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 种含油气性直接标示。
第一章 石油、天然气、油田水的成分和性质
第一章 石油、天然气、油田水的成分和性质
(二) 比重：是指１atm下，20℃石油与4℃纯水单位体 积的重量比，用d420表示（中国和前苏联）
一般介于0.75～0.98之间，变化大。 >0.9——重质油；<0.9——轻质油。 美国通常用API度、西欧用波美度来表示石油的比重。
关系如下： API=141.5/15.5C时比重 -131.5 波美度=140/15.5C时比重 -130
（五）馏分、组分和化合物组成三者的关系
组分（溶剂分离） 族分（热色谱鉴定） 馏分（热分离）
油质
饱和烃
汽油
苯胶质
芳香烃
煤油
酒精苯胶质非烃柴油沥青沥青质重油沥青
第一章 石油、天然气、油田水的成分和性质
二、石油的物理性质
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d
20 4
<0.8723
API>30 (K>12.2)
中间基
d420 =0.8210-0.8562 API=33-40
(K=11.5-11.9) d420 =0.8723-0.9305
API=20-30 (K=11.5-12.2)
环烷基
d420 >0.8562 API<33 (K<11.5)
d420 >0.9305 API<20 (K<11.5)
---
我国的原油一般偏重，其中减压渣油含量往往 达到40-50%，对于这类较重的原油此法有些缺 陷。
---
几种国产原油
原油名称 大庆 胜利 辽河 孤岛 羊三木
硫含量 0. 10 0. 80 0. 18 2.09 0.33
第一馏分密度 0. 814 0. 832 0. 837 0. 879 0. 883
New methods
第二节 石油的分类
低0.5%, 含硫
API ° ≥ 32 轻质原油
0.5%1-2..简0%单, 分类(个别性质） API ° =20 ～32中质原油
高硫2.0%
❖（1）相对密度进行分类API ° =10～20重质原油
❖（2）按硫含量分类 ❖（3）按蜡含量分类 ❖（4）按胶质分类
第一章 石油物性和组成
---
来自地层深处黏稠的可燃液体燃料
通常是黑色 主要成分是复杂的碳氢化合物中
的『烃』（烷类、环烷类、芳香烃等）
来 源：石油是几百万年前，海底沉积大量的动、植物尸体，且
被碎石层所掩没，这层覆盖阻绝了完全氧化及分解的过程，并增大 压力和热量，使有机物部分蒸馏，最后产生油和煤气。
---
Classification of Petroleum, Heavy Oil, and Bitumen
Liquid
Solid
Crude oil
Heavy oil
Bitumen
Coal
Primary recovery Secondary recovery Tertiary recovery ---
Mining
API 0 141 .5 131 .5 d 15.6
15.6
低含蜡0.5%-2.5%, 蜡 2.5%-10%,高含蜡>10%
低胶质<5%, 含胶质5-15%, 高胶质>15%
---
2. 原油的化学分类法
2.1特性因数分类方法 (K值, Characterization Factor, UOPK, Watson K )
第二馏分 0. 850 0.881 0.875 0.930 0.941
类别 低硫石蜡基 含硫中间基 低硫中间基 含硫环烷-中间基 低硫环烷基
---
密度和粘度是分类的两个重要指标
(1) 绝对粘度： （泊poise）
➢ 1/100泊称为厘泊
➢ 在SI制中，粘度单位为 N.s/m2 （厘泊）
1Pa.s=1000cp
K值是油品的平均沸点和相对密度的函数
---
同族烃类
3 Tb
d 15.6 15.6
作图成一直线
烃类不同斜率不同, 烷烃K最大，芳烃最 小，该斜率称为特性因数。
K 3 TR0
பைடு நூலகம்
3
1.216
TK0
d 15.6 15.6
d 15.6 15.6
---
T为中平均沸点(实分子平均沸点+立方平均沸 点/2), 以绝对温度K表示
(2)沸点395-425℃的馏分 (减压下 40mmHg 为 275-300℃) 为第二关键馏分(重关键馏分)， (我 国原油较重，采用减压下 10mmHg为 240-265℃) 为第二关键馏分(重关键馏分)
---
关键馏分 第一关键馏分
第二关键馏分
石蜡基
d
20 4
<0.8210
API>40 (K>11.9)
K>12.1 石蜡基原油
大庆K=12.6
11.5<K<12.1 中间基原油
胜利K=12.1， 孤岛K=11.8
10.5<K<11.5 环烷基原油
---
原油的中平均沸点难以测定, 通常用50℃ 或 100℃ 的粘度与比重通过查图确定。
缺陷:
(1) 不能分别表明原油低沸点馏分和高沸点馏分 中烃类的分布规律;
仅有一个环时的粘度指数比无环时的粘度指 数下降得不多，随着环数的增加，下降很快， 当有侧链烷基时，虽然环多但粘度指数仍有 较高值。
---
分类方法
（1）UNITAR (联合国培训研究所 United Nation Institute for Training and Research) 分类
重质油 沥青
（适用于牛顿型流体，对于有结晶析出的油品不适用）
粘度比 / ，此值愈小，粘温性能越好。
50
100
粘度指数（VI） VI L 37.8 100
LH
H-粘温性能好的油品 VI=100
L-粘温性能差的油品 VI= 0
---
---
粘-温性质与分子结构的关系
---
粘-温性质与分子结构的关系
正构烷烃粘温性质优于异构烷烃；环状烃粘 温性质比链状烃差。
第一指标 粘度，厘泊
100~10,000 >10,000
第二指标
相对密度
d 15.6 15.6
0.934~1.000（API 20~10） >1.000 （API<10）
---
(2) 国内推荐分类
分类名称 轻质原油 中质原油 重质原油
(2) 运动粘度
➢ 在cgs制中，单位为斯（沲）（stoke）,其 1/100为 厘斯
---
(3) 条件粘度 ➢ 恩氏粘度（Engler） ➢ 赛氏粘度 (Saybolt ) Saybolt Universal
Viscosity, Saybolt Furol Viscosity ➢ 雷氏粘度(Redwood)
---
粘度与分子量及化学结构的关系
（1） 同系物中，沸点越高，分子量越大则其 粘度也越大，同一种原油的馏分沸点越高， 则粘度越大。
（2） 分子量相近时，环状物分子的粘度大于 链状结构分子的。 因此，分子中环状结构是粘度的载体，包含着 结构信息。
---
油品粘度与温度的关系
lg lg( T a) b m lg T
(2)原油组成复杂,粘度测定不够准确, 加上图表 本身的误差, 有时不完全符合原油组成的实际情 况。
---
关键馏分特性分类法
1935年美国矿务局（U.S. Bureau of Mines）提出, 关键馏分分类法更能反映原油的化学组成特性。
(1)在常压下蒸得 250-275℃馏分作为第一关键 馏分(轻关键馏分)