天然气及油田水的成分和性质

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第二部分：油田水的成分和性质
一、油田水的概念
广义的油田水：是指油气田区域内的地下水,包括油层 水和非油层水。 狭义的油田水：是指油气田范围内直接与油气层连通的 地下水,即油层水。
油田水的分布十分广泛，石油的生成、运移、聚集以至
逸散都是在有地下水存在的情况下发生的，油气的开采也必 然受到地下水驱动的影响，因此，油田水的研究在油气田勘 探和开发中具有十分重要的意义。
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第二部分：油田水的成分和性质
2、有机组成 油田水中常见的有机组成有:烃类、苯、酚和有机酸。
油层水 非油层水
烃类
苯
有气态烃(C1-4烃类)和液态烃
含少量甲烷
苯系化合物含量高,一般可达0.01～ 苯系化合物含量 1.58mg/l,最高可达5～6mg/l,且甲苯/苯>1; 低,且甲苯/苯<1。
酚 有机 酸
槟果 二零一五年八月
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第一部分：天然气的成分和性质
一、天然气的概念
广义地讲，天然气是指自然界一切天然生成的气体， 即包括气圈、水圈、岩石圈以及地幔和地核中的一切天然 气体。 狭义地讲，天然气是指与油田和气田有关的、在岩石
中蕴藏的可燃气体，成分以气态烃为主，多与生物成因有
关；在特定条件下，也有以非烃气为主的气藏，如N2气藏、 CO2气藏、H2S气藏等，多为无机成因气。
戊烷
197.2液态
33.0
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四、天然气的分类 1、气藏气。系指基本上不与石油伴生，单独聚集成纯 气藏的天然气。 甲烷含量在气体成分中常占95%以上，重烃气含量极少， 不超过1～4%，属于干气（贫气）。 2、气顶气。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，重烃气含量可达 百分之几至几十，仅次于甲烷，属于湿气(富气)。随着地层 压力的增减，气顶气可溶于石油或析出。
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第一部分：天然气的成分和性质
三、物理性质 变化大，无色，可有汽油味和硫化氢味。 1、相对密度 相对密度：标准状态下，单位体积天然气质量与同体
积空气质量之比。
一般为0.6-0.7。 与化学组成有关，随重烃含量增加而增大。
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2、溶解性 溶解度：一定温度下，气体在单位体积石油或水中的溶 解量。m3/m3 溶解系数：一定温度下，每增加一个大气压溶解在单位 体积石油中的气量。 影响因素：温度、压力、化学组成、水的矿化度等。 1）气态烃在石油中比在水中溶解度大。 2）碳数越小的烃类，在水中的溶解度越大。 3）水矿化度越高，溶解度越小。 4）温度不变，压力升高，溶解度增加。 5）压力较低时温度升高，溶解度降低；压力较高时， 溶解度先随温度升高而降低。
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第一部分：天然气的成分和性质
3、溶解气
天然气易溶于石油或地下水，因此，在地质条件下，可
区分为油内溶解气和水内溶解气。 油内溶解气常见于饱和或过饱和油藏中，其主要特点是 重烃气含量高，有时可达40%。 水内溶解气包括低压水溶气和高压地热型水溶气。
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4、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。 采出地面后因温度、压力降低而逆凝结为轻质油即凝析油。 凝析气藏的形成条件： (1) 在烃类物系中气体数量必须胜过液体数量（气体含量 >液体含量）,才能为液相反溶于气相创造条件。 (2) 地层埋藏较深（3000米以下）,地层温度介于烃类物 系的临界温度与临界凝结温度之间,地层压力超过该温度时的 露点压力,这种物系才可能发生显著的逆蒸发现象。
含量较高,一般大于0.1mg/l,最高可达 10～15mg/l,且以邻甲酚和甲酚为主; 常含数量不等的环烷酸、脂肪酸和氨基 酸等。其中环烷酸是石油环烷烃的衍生 物,常可作为找油的重要水化学标志
含量低,且以苯酚 为主 罕见
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三、油田水的类型
天然水据其形成环境而言,主要是大陆水和海水两大类。 大陆水含盐度低(一般小于500mg/l), 且Na+ > Cl-。 海水的含盐度较高(一般约为35,000mg/l), 且Na+ < Cl- 。 大陆淡水中以重碳酸钠占优势,并含有硫酸钠,而海水中 不存在硫酸钠。 苏林根据上述认识, 把天然水划分出四种基本类型，分
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4、临界温度与临界压力 临界温度：单组分气体都有一特定温度，高于此温度 时不管加多大压力都不能使气体转化为液体，此温度即为 临界温度。 临界压力：在临界温度时使气体液化所需的最低压力。
组分 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 临界温度 ℃ -82.5气态 32.2气态 96.8液态 152.0液态 临界压力 atm 45.8 48.2 42.0 37.4
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3、粘度
天然气的粘度小；天然气的粘度为0.01～0.2 mPa .s。 石油在常压下的粘度为 1～几百 mPa .s 。与温度、压 力、化学组成等有关。 低压下（接近大气压），粘度随温度升高而增大，与碰
撞次数有关；在高压下（如在地层条件下），粘度随温度升
高而降低，随压力升高而增大，随分子量的增大而增加。 这是由于在高压时气体密度加大，分子与分子间几乎紧挨着， 这时气体的粘度 类似液体性质。
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5、煤层气
存在于煤层中的游离气和吸附气。
成分：甲烷为主，伴生有二氧化碳、氮气、氢气，极 少重烃气。 6、固态水合物气 在冰点附近的特定温、压下，天然气分子被封闭在水 分子组成的晶格空腔中形成。 分布在气温低的极地和冻土地带。特别是在气温低而
水深大的高压低温的洋底沉积中。主要成分是甲烷。
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二、化学组成
（一）烃类气体 与油田和气田有关的天然气，主要成分是气态烃，其中 以甲烷为主，80-90%以上。此外还有少量的乙烷、丙烷等。 重烃气：乙烷以上的烃类气体，含量变化大。 根据甲烷或重烃气含量将天然气分为： 干气：甲烷含量大于95%，重烃气含量小于5%的天然气。 一般单独成藏，不与石油伴生。
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二、油田水的化学组成
油田水的化学组成,实质上是指溶于油田水的溶质的化 学组成。它包括无机组成、有机组成、溶解气及微量元素等。 油田水包括大量的无机组成和有机组成。 1、无机组成
在常规水分析资料中,常用 K+ 、Na+ 、 Ca2+ 、 Mg2+
以及Cl- 、SO42- 、HCO3-（包括CO32-)代表大量无机组成。
别为硫酸钠型、重碳酸钠型、氯化镁型、氯化钙型。
油田水的水化学类型以氯化钙型为主,其次是重碳酸钠 型,硫酸钠型和氯化镁型较为少见。
ຫໍສະໝຸດ Baidu16
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湿气：重烃气含量大于5%，甲烷含量小于95%的天然气。
常与石油伴生或与凝析气藏有关。
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（二）非烃类气体 非烃气常为CO2，N2，H2S，CO，H2及微量惰性气体（He 氦，Ar氩，Ne氖）等。 非烃类气体在绝大多数气藏中为次要组分，含量一般 <10%；但在某些气藏中，可以为主要组分，形成CO2气藏， H2S气藏，N2气藏。如： 1）我国松辽盆地南部万金塔气田，CO2含量>90%，为幔 源岩浆成因气； 2）我国华北冀中坳陷赵兰庄构造下第三系孔店组和沙 河街组四段所产天然气H2S含量高达92%，同地层中富含硫酸 盐有关。