2011 第十章 原油的组成、分类及影响因素4.18

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第十章 原油的组成、分类及影 响因素
烃类 石油
复杂的多组 分混合物 主要组成
烷烃 环烷烃 芳香烃 含氧化合物 含硫化合物 含氮化合物 胶质和沥青质
非烃组分
数量不多但 很有意义
宏观上讲,石油具有大致相同的物理化学性质。 不过,不同地区、不同层位的石油在物理化学 性质上还是存在相当的差异。
从石油地球化学观点看:
(2)异构烷烃 石油中鉴定出很多异构烷烃,其中主要是含有 10个或少于10个碳原子的支链烷烃。 C10 以内异构烷烃含量较高,在C5~C8 范围内, 最常见的构型是具有一个叔碳原子(2-甲基或3-甲 基),其次是二个叔碳原子的构型,其他类型少见。
各种C5、C6和C7饱和烃的丰度之间有一系列的 相依关系:结构愈相似,相关性愈好。
石油含有较多的环烷烃、 芳香烃和含硫化合物
石蜡—环烷型 或芳香中间型
饱和烃含量约占石油的30%~70% 芳香烃占25%~60%。 在浅层未成熟的石油中甾萜类化合物、胶 质和沥青质都比较丰富。
2.陆源有机质 湖泊水生生物 陆源有机质 高等植物 纤维素和木质素 蛋白质 类脂化合物
陆源有机质中生油的组分 特征:
最多,占酸性物质90%以上
酸(R-COOH) 酚(Ar-OH) 醚(R-O-R’) 醇(R-OH) 中性 酸性
环烷酸
脂肪酸 总称 石油酸

油田水中环烷酸可作 为一种含油气性直接 标志
醛(R-CO-H)
酮(R-CO-R’)
2.含硫化合物 在石油中硫的含量是仅次于碳、氢的元素。 低硫石油 高硫石油 占80%左右
大庆 (萨尔图混合油) 85.74 胜利(101 混合油) 86.26 中国 大港(混合油) 江汉(混合油) 克拉玛依(混合油) 乌克兰 原苏联 巴拉汗 老格罗兹尼 雅雷克苏 堪萨斯 美国 墨西哥 科林加 文图拉 巴奴考 85.67 83.00 86.13 84.60 87.01 86.42 80.61 84.20 86.40 84.00 83.00
可以形成
如通过微生物的强烈改造可以形成生油潜能最 高的Ⅰ型干酪根。
微生物改造形成 的Ⅰ型干酪根
特征:
主要形成
石蜡型石油 石蜡—环烷型石油
饱 和 烃 含 量 约 占 石 油 的 60%~90% , 占 烃 类 的 70%~90%; 含有丰富的正构、异构烷烃及单、双环环烷烃; 多环物质特别是甾烷较少; 芳香烃占总烃的10%~30%;含硫量低于0.5%。
结构相似,经历就相似,含量也就相关。干酪 根或者液态烃在热解或C-C键断裂的过程中,烷烃 的结构愈相似,反应途径相同的几率就愈大。所以, 在这些密切相关的分子之间,在数量上有大致恒定 的比值。
石油中C9-C25完整系列的类异戊二烯含量约占石 油的1%。其中最丰富的是姥鲛烷和植烷,姥鲛烷 C19(iC19异十八烷),植烷C20(iC20)
该方法是根据烃类、胶质及沥青质的相对含量, 并考虑了石油中含硫量。它仅适用于沸点大于210℃ 的石油馏分。
Tissot & Welte根据世界上541个石油样品分析 资料,选用以下5个参数进行原油分类: ①饱和烃的丰度,包括石蜡烃和环烷烃; ②芳香烃+胶质+沥青质; ③石蜡烃; ④环烷烃; ⑤含硫量。
萘p=12
菲p=18
2环
3环
烷基衍生物又比其母体化合物丰富得多。如甲苯、 二甲苯比苯丰富;二甲基、三甲基萘和菲比萘和菲 丰富。
一般认为萘、菲系列的分子是由甾萜化合物热解 而成。
4.环烷芳香烃 指 饱和环与芳 香环稠合在一起的 化合物。 2-5个环的结构常见 富集于成熟度较低 的石油中。
综上所述
石油的烃类组成有相似之处 各烃类组成也是非常复杂的
胶质+沥青质只占14.2%
一、烃类
石油最主要的部分是烃类。按其结构不同可分 为烷烃、环烷烃、芳香烃以及由这三种组合而成的 烃类。 轻质馏分中富含烷烃、环烷烃,而芳香烃含量较 低。 重馏分中多含固态的长链烃,而且环状烃特别是 多环环烷烃、环烷芳香烃含量增大。
1.链烃
(1)正构烷烃
高温气相色谱(HTGC)技术
微量金属和非金属元素
灰分(钒和镍)
50%~70%
V/Ni比值已被用来确定生油岩有机相、油源对 比,取得了可喜成果。
石油产地
元素组成,%
C H 13.31 12.20 13.40 12.81 13.30 14.00 12.15 12.62 10.36 13.00 11.7 12.70 11.00 S 0.11 0.80 0.12 2.09 0.04 0.14 0.40 0.32 1.05 1.90 0.60 0.40 4.30 1.70 1.70 1.20 1.70 0.45 N 0.15 0.41 0.23 0.47 0.25 1.25 0.44 O 0.69 1.63 0.28 1.25 0.44 0.68 8.97 0.45
现能从石油中已鉴定出C1~C100的正构烷烃,但 碳数多小于35
占石油重量的15%~25%。
轻质油中富含正构烷烃。
正构烷烃的含量受控于: 原始有机质性质 高蜡原油和从陆源有机质演化生成的
原油常常含有较大比例的正构烷烃
海相或混合有机质则产生较多的环状 化合物
热演化程度 生物降解等
演化程度高的石油中主要组成是中低 相对分子质量的正构烷烃。 受微生物强烈降解的原油,正构烷烃 常被选择性地消耗,含量较少。 由于大石蜡分子的立体位阻效应,高 分子量正烷烃具有很强的抗生物降解 能力。
有与生物蜡有关的高相对分子质量(C23—C33)正 构烷烃; 各种萜类和大量的藿烷系列; 甾族化合物中C28、C29甾烷超过C27甾烷; 类异戊二烯烃比较丰富,Pr/Ph>1。
在一些近海或湖相环境中,微生物来源的有机 质十分丰富。 微生物的改造 陆源有机质 使有机质中更富含类脂化合物 Ⅰ型到Ⅲ型各类干酪根
含硫量 低
4.芳香-中间型石油 一般由重质油组成,胶质、沥青质占10-30%, 芳香族占烃含量的40-70%,单环芳烃尤其是甾族型 的含量较低。 噻吩类衍生物(硫茚和硫芴)十分丰富(芳香族 的占25-30%),比重一般高于0.85。
含硫量 >1%
5.芳香-环烷型石油和芳香-沥青型石油
这两类石油都是经过次生转化的石油。油质重 而粘,胶质+沥青质含量常常在25%以上,甚至可高 达60%。 石蜡型油 石蜡-环烷型石油
将石油分为六种类型:
二、石油地球化学类型及其主要特征
1.石蜡型石油
粘度低
一些轻质石油 石蜡型石油 一些高蜡、 高沸点石油
相对密度通常低于0.85, 芳香烃含量是次要的, 胶质和沥青质含量低于 10%。 含硫量 很低
室温下粘度很高
我国古近系-新近系原油属于此类原油
2.石蜡-环烷型石油
含硫量 低
石油中
碳、氢元素含量
碳的源自文库量增高 氢的含量减少
密切相关
化学组成 石油越重所含高 分子烃就越多
氧、硫、氮含量变化
密切相关
胶质沥青质
二、石油的馏分组成
石油最主要的组成部分是烃类。利用石油组分 沸点不同的特性,加热蒸馏,可将石油切割成不同 沸点的馏分。
第二节 石油的族组成
石油的族组成包括: 饱和烃,包括正构、异构烷烃和环烷烃;
羧酸中的羟基被氨基(或胺基)取代而 生成的化合物,多具有RCONH2结构 苯并吡咯
的同系物
近年来,该类化合物蕴藏的地质 -地球化学信息已在油气运移、油藏 聚集史及储层润湿性等方面的研究中 发挥作用。
卟啉
第三节 石油的分类
选择有关参数建立石油的分类体系,可以更深 入地研究石油生成、演化。
一、Tissot & Welte石油分类法
生油母质 石油转化过程 产物
石油化学组成
继承了
的信息
因此,深入研究石油组成对于探索石油的形成、 演化、运移、聚集及保存都具有重要的意义。
第一节 石油的元素组成及馏分组成 一、石油的元素组成
元素组成是化学组成的基础。 碳 石油的元素 氢 83~87% 11~14%
0.5~5% 96~99%
氧、硫、氮
② 丰富的甾类,尤其是C27胆甾烷和一些类胡萝卜素;
③ 大量的C14—C20类异戊二烯烷烃; ④ 藿烷系列也有发现,甾萜比通常大于1。
在闭塞的海盆地底部
当有机质丰富时,常常形成底部缺 氧环境,使硫还原出来进入沉积物 形成有机硫化物,有助于有机分子 成环和芳构化。
海相有机质
以Ⅱ型为主 的干酪根
属于
含有丰富的 环状物质
②有机质热演化,涉及埋藏历史和地温梯度等; ③储层中石油的蚀变,如生物降解、氧化作用、水 洗作用等。
影响有时会超过前两种,在十二章中讨论。
一、原始生油母质的类型和性质
石油的某些性质是由原始的有机质所决定的。
有机质
根据来源 可分为
海相有机质
陆相有机质
它们对石油组成 的影响是不同的
1.海相有机质 主要由浮游植物藻类提供,其次是各种浮游动物。 它们富含蛋白质、类脂化合物及部分碳水化合物。 主要的特征生物分子有: ① 中等相对分子质量(C12—C20)的正构烷烃和正构脂 肪酸,藻类合成的烃以C15、C17占优势;
烯烃化学性质很不稳定,难以经历漫长的地质 地球化学历史而不发生变化,所以石油中几乎没有 烯烃存在。
2.环烷烃 占>C10环烷烃总量的 单环
占50~55%
占20%
在成熟石 油中为主 石油
双环
按碳环 数目
三环
四环、五环 占25%
在未成熟 的原油中 含量较高
生油岩
可能与石油运 移分异有关
3.芳香烃 通式为CnH2n-p 苯p=6 1环 占总芳香馏分 的70%左右
芳香烃,包括纯芳香烃、环烷-芳香烃分子;
胶质resin(在我国实验室给出的分析报告中,多称为非烃);
沥青质,由石油中含氮、硫、氧原子的高分子量 多环化合物构成。
所有石油都是由这四个族组分构成的,但它们 的含量并非是独立的。即使缺失某组分,总和都是 100%。
法国石油研究院对全世界517个正常石油样的分 析表明: 烃类占85.8% 饱和烃占57.2% 芳香烃占28.6%
次生改造
胶质含量增加
芳香-环烷型石油
含硫 量低
芳香-中间型石油
降解
芳香-沥青型石油
胶质和沥青质含量高达30-60% 硫含量大于1%,最高可达9% 其比重高、粘度大,甚至呈固态。
含硫量 >1%
综上所述,按照Tissot & Welte的石油分类法: 正常石油中:
含丰富链烷烃的为石蜡型石油;
胶质、沥青质含量一般为5-15%,芳香烃占2540%,含硫量低,一般为0-1%,硫茚和硫芴含量中 等。该型原油密度和粘度常高于石蜡型石油,为中 等值。
硫茚:即苯并噻吩 硫芴:即二苯并噻吩
噻吩
3.环烷型石油 仅有少数原油属于此类,其链烷烃含量低于 20%。 富含萜类的未(低)成熟原油 环烷型石油 石蜡型或石蜡-环烷型石油的生 物降解作用产物
环烷烃含量较高,饱和烃含量超过50%的为石蜡环烷型石油; 芳香中间型石油饱和烃含量低于50%,芳烃含量 较高,含硫量高于1%。 由于微生物改造等一系列次生作用,使石油性 质发生变化,形成芳香-环烷型和芳香-沥青型石油, 其中胶质和沥青质含量明显增大。
第四节 影响原油类型的地质因素
造成石油化学组成不同的因素很多,概括起来 有三方面: ①原始生油母质的类型和性质,如海相和陆相有机 质,由沉积环境决定;
<1% 含硫量 >1%
0.15%~0.4%最多
含硫化合物是石油中最重要的非烃化合物,它 们不仅存在于重馏分中,也存在于中等馏分中。
(1)硫醇类 分子中含有硫基(-SH)的硫化物,是由一个烷 基或环烷基取代了硫化氢中一个氢原子而形成的。 大多数硫醇是低分子量的,少于8个碳原子。
(2)硫醚类 分子中含有硫醚键(-S-)的硫化物,是硫化物 中两个氢原子被烷基、环烷基或芳香基取代而形成 的。
(3)噻吩类 噻吩类化合物性质接近于芳香烃,热稳定性较 好。在高含胶质、沥青质的石油中,噻吩衍生物尤 为丰富。
苯并噻吩(硫茚) 二苯并噻吩(硫芴)
3.含氮化合物
大多数石油中氮的含量小于0.2%,均值仅为0.094%。 吡啶 碱性含氮 化合物 喹啉
异喹啉
吖啶 的同系物
吡咯 中性含氮 化合物 吲哚 咔唑 酰胺
碳数小于10的低分子量烃类,占石油烃类含量 的1/3左右。
二、石油的非烃组成
含氧化合物 非烃组成
含氮化合物
含硫化合物 2%
胶质、沥青质
10%-20%
这些非烃组分主要集中在石油的高沸点馏分中。
组成 非烃 性质 相关 生油母质
沉积环境
转化条件
石油的性质
分布
1.含氧化合物 石油中含氧化合物是由烃基和含氧官能团两部 分组成。
相关文档
最新文档