1第一章石油天然气地层水

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4.石油的溶解性:Solubleness
② 可溶于气(烃气)
地下较高T、P下,部分低分子量液态烃可溶于烃气中。
③选择性溶解于有机溶剂
不同化合物选择性溶解于氯仿(CHCl3)、苯、CCl4, 石油醚等有机溶剂中。
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5.石油的荧光性
( Fluorescence of petroleum) ◇石油在紫外光的照射下,其中的不饱和烃及其衍
2,6,10,14-四甲基十六烷(植烷): 2,6, 10,14 -四甲基十五烷 (姥鲛烷): 2,6,10-三甲基十五烷(降姥鲛烷): 2,6,10-三甲基十三烷(异十六烷): 2,6,10-三甲基十二烷(法呢烷):
常见类异戊二烯型烷烃结构示意图
类异戊二烯型烷烃:以姥鲛烷和植烷为最常用的生物标志化合物
轻馏分
>210℃馏分 用正己烷溶解 可溶的 烃类+胶质 沉淀的 沥青质 元素分析 红外光谱 核磁共振
原 油 族 组 成 分 析 流 程 图
气相色谱
液相色谱 色层柱(硅胶/氧化铝) (或 层析) 用正 庚烷或 石油 醚冲洗 饱和烃 气相色谱、质谱 色谱-质谱联机 用苯冲洗 芳烃 吸附中色层柱内,用 酒精 — 苯解析 非烃 液相色谱、氧化(或层析)
沥青质多的石油发褐色荧光。
石油中的饱和烃不发光。
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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。
◇偏振光振动面的旋转角度称旋光角。石油的旋光角一般几 分之一度-几度,且多数右旋,顺时针方向旋转。
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(即:含有手征性碳原子)。
(2)含氧化合物主要有石油酸(环烷酸、酚、脂肪酸)、 醛、酮等。其中环烷酸可与金属结合形成环烷酸盐,在油 田水中常见,可作为找油的一种标志。
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Leabharlann Baidu.非烃化合物
(3)含氮化合物中的卟啉类与生物色素有亲缘关系,被作 为石油有机成因重要证据。高温(>250℃)或氧化条件下, 卟啉即被破坏、分解、所以一般石油中存在卟啉,说明石油 形成和经受的温度都不高于250℃,所以地层越老卟啉越少。
和吸附剂,将原油分成若干部分,每一部分就是一个组分。
考虑到轻馏分部分具有较强的挥发性,在储存、运输过
程中常因保存条件不同,造成人为的较大误差,因此对石油
中的组分进行分离之前,要先对石油进行蒸馏,去掉沸点低 于210℃的轻馏分,一律取沸点大于210℃的馏分(即拔顶原
油)进行组分分离。
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原油 蒸 馏
元素分析 红外光谱 核磁共振
正构烷烃 气相色谱
异构烷烃+环烷烃 气相色谱、质谱 色谱-质谱联机
单环芳烃
双环芳烃
多环芳烃
气相色谱、质谱;色谱-质谱联机
→将石油分为饱和烃、芳香烃、非烃和沥青质 等族组分
三、石油的物理性质
石油的化学成分极其复杂,没有确定的物理常数,但从整 体上认识石油的物理性质,对了解石油,进行石油地质研究,
碳、氢:占绝对优势,总量达95-99%,主要以烃类形式 存在,是组成石油的主体。 氧、硫、氮:主要以化合物形式存在;含硫、含氮、含氧 的化合物大多富集于渣油或胶质、沥青质中。
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S含量:平均为0.65%
半咸-咸水——S高(>1%);内陆淡水——S低(<1%)
S>2%-高硫原油;S<0.5%-低硫原油;S=0.5-2%-含硫原油
141.5 API度= d 60 F 131.5 4
(60°F=15.5℃)
——API度和波美度越大,d420越小,油质越轻。
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3.粘度μ:Viscosity
石油受力发生流动时,其内部分子间有一种内摩擦力阻止分 子间的相对运动——石油的粘滞性。 粘滞性大小用粘度(μ)来度量。石油粘度大,即不易流动。 粘度大小是一个很重要的物理参数,直接影响到开采原油的
Pr/Ph小于1:还原环境, Pr/Ph大于1:氧化环境
酸性水介质环境有利于Pr的形成,而偏碱性水介质
环境有利于Ph的形成。
不同沉积相 原油的Pr/Ph 变化情况表
沉积相 咸水深湖相 淡水-微咸水深湖相 淡水湖沼相 水介质 强还原 还原 弱氧化-弱还原 Pr/Ph 0.2~0.8 0.8~2.8 2.8~4.0 原油类型 植烷优势 植烷均势 姥鲛烷优势
常 温 常 压 下
C1-C4(甲烷–丁烷)——气态 C5-C16(戊烷–十六烷)——液态(直链烷烃) ≥C17——固态
正 构烷烃 :—C— C—C —C— ;—C —C— C—C— C—C— C—C — C 异构烷 烃: — C—C— C—C — C ; — C—C— C—C —C— C
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•正烷烃分布曲线
以及评价石油的工业品质,都是非常必要的。
石油的物理性质,取决于它的化学组成。不同地区、不同 层位,甚至同一层位在不同构造部位的石油,其物理性质也 可能有明显的差别。
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1.颜色
大多数石油—黑色、黑绿色; 少数淡黄色、无色、黄褐、深褐 芳烃+非烃含量高,颜色深; 反之,颜色浅。
四川黄瓜山油田、大港板桥油田产淡黄色原油。 克拉玛依原油:褐-黑色为主。 大庆、玉门、胜利油田原油:黑色为主。
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卟啉和钒卟啉的结构式
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二、石油的馏分和组份组成
(一)石油的馏分组成
利用石油中各种化合物沸点不同的特点,加热蒸馏,将 原油分离成不同沸点范围(即馏程)的若干部分,每一部分 就是一个馏分。 在实际工作中,用某个温度范围内(馏程)蒸馏出的馏
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。
7.石油的凝固点
由于温度下降,由液态石油开始凝固为固态时 的温度称为凝固点。
石油的凝固点变化范围很大,从-50℃~30℃。如大庆 原油为25℃左右。
石油凝固点的高低与石油中重质组分的含量有 关,特别与石蜡的含量有关,石蜡含量多,凝固点 高;相反石油中轻质组分含量高,凝固点低。
采油过程中常见的结蜡现象就是原油的凝固现象。
钒、镍含量低且V/Ni<1——陆相成因的原油
钒和镍含量较高且V/Ni>1——海相成因的原油
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一、石油的化学组成
(二)石油的化合物组成 烷烃
烃类
环烷烃
芳烃
饱和烃 不饱和烃
非烃类
含N、含S、含O化合物
目前石油中已鉴定出的烃类化合物超过425种。
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1.烃类化合物
(1)烷烃( Paraffin alkane,石蜡烃,脂肪族烃,CnH2n+2 )
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第二节
天然气:
天然气
广义:指存在于自然界的一切天然生成的气
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2.密度、比重和相对密度
(1)石油的密度:单位体积石油的质量 (ρ o=Go/Vo)
(2)石油的比重:单位体积石油的重量。
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(3)石油的相对密度:
① d420:1atm下20℃单位体积原油与4℃单位体积纯水的重量比 一般:d420 =0.75-0.98, >0.92---重质油;0.92--0.88为中质油;<0.88---轻质油
N、O含量: 石油中含氮量一般小于0.2%,少数样品达0.5% 以上。 石油中氧的含量分布在0.1~4.5%,均是以结合 氧的形式存在。
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2.微量元素
除上述5种主要元素外,通过对石油的灰分进行分析,还识 别出50多种微量元素,其含量变化从十万分之几到万分之几, 它们与自然界有机物的微量元素组成十分接近,被作为石油有 机成因的证据之一。 其中,钒(V)和镍(Ni)两元素分布普遍并具成因意义。
——汽油主要由低分子量的烷烃和环烷烃组成,易挥发。常用辛 烷值来表示汽油在内燃机中燃烧的抗爆性,辛烷值越大,抗爆性越 好,质量也越高。而正构烷烃的抗爆性最小,环烷烃和芳香烃的抗 爆性较大。
(二)石油的组分组成
原油化合物的不同组分,对有机溶剂和吸附剂具有选择 性溶解和吸附性能。根据这一特性,可以选用不同有机溶剂
济阳坳陷牛庄地区沙河街组沙三中亚段地面原油密度 与粘度关系图(数据点145个)
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4.石油的溶解性
石油在有机溶剂、水和天然气中的溶解性各有特点。
① 难溶于水 a.石油中各种成分在水中溶解度由大→小顺序是: 非烃→芳烃→环烷烃→烷烃 b.同族组分:分子量↑溶解度↓,故气态烃易溶 c.T↑或水中溶解CO2量↑,石油在水中溶解度↑。 d.若水中含盐度↑,烃溶解度↓。
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黑油山低凝原油 (-70℃不凝固,冰 雪隆冬,仍向外渗溢)
高蜡原油的奇 绝造型(新疆. 阿尔钦沟)
8.石油的导电性
石油导电性极差,具高电阻率。石油电阻率
为109-1016Ω · m;矿化油田水的电阻率为0.02-
0.1Ω · m;沉积岩电阻率1-104Ω · 。 m
所以,石油电阻率可视为无限大,非导体。 利用这一特性在视电阻率测井曲线上可确定油 ,水层。
占原油体积%
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。
主峰碳
2.0 1.5 1.0 0.5 0 1 5 10 15 20 25 30 碳数 35
正烷烃分布曲线
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《不同类型的石油的正烷烃分布曲线图》
异构烷烃(Isoalkane,以≤C10为主)
石油中的异构烷烃以≤C10为主,高碳数者以类异戊二烯 型烷烃最受重视,其特点是在直链上每四个碳原子有一个 甲基支链。
(2)环烷烃(Cycloalkane;Naphthene)
石油中的环烷烃多为五员环或六员环及其衍生物,以单环和双 环为主。多环中以四环甾烷和五环萜烷较为重要,是重要的生 物标志化合物,广泛应用于烃源岩成熟度分析和油源对比中。
四环甾烷和 五环萜烷结 构示意图
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2.非烃化合物
主要是含硫、氮、氧化合物,主要存在于重组分中。 (1)含硫化合物:硫在石油中可以呈元素硫(S)、硫化氢 (H2S)、、硫醚(RSR’)、二硫化物(RSSR′)、噻吩及其同系 物等形态出现。
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“石漆水” “石蜡水” “魔鬼的汗珠” “发光的水” “岩石油” 希腊字PETROS(岩石) + 罗马字OLEUM(油) ↓↓↓
PETROLEUM(石油)
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第一节
一、石油的化学组成 (一)元素组成
石 油
1、主要元素:碳、氢、氧、硫、氮 重量百分比 C:84-87% ;H:10-14%;O+N+S:1-4%
难易程度、原油的储存、运输以及炼制。
粘度分为动力粘度、运动粘度和相对粘度三种表示方式。
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动力粘度又称绝对粘度。在国际计量 单位SI制中,单位为帕斯卡秒(Pa· s)和毫 斯卡秒(m Pa· s),其定义为:当压差为 1Pa的切力作用于液体,使之在相距1m、面
积为1m2的两液层间发生相对恒速流动,如
《石油地质学》
第一章 石油、天然气及油田水的基本特征
第一节 石油
第二节 天然气
第三节 油田水
第四节 油气中的碳氢等同位素
油气地质上:
石油: 赋存在地壳岩石空隙中天然生成的、以液态烃 为主的可燃有机矿产。
天然气: 广义:自然界存在的一切气体。 狭义:地壳岩石空隙中天然生成的、以烃类为 主的可燃气体。
生物能吸收紫外光中波长较短,能量较高的电子,
随后放出波长较长而能量较低的可见光,这种低能 量的可见光称作荧光。 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。
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石油的荧光性取决于它的化合物组成:
多环芳烃、油质发天蓝色荧光;
轻质油发浅蓝色荧光
胶质多的石油发绿-黄色荧光;
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
重瓦斯油 320-360℃ 重 润滑油 360-530℃ 馏 渣油 >530℃ 分
典型中性石油的馏分和化合物的关系图(据Bestougeff,1967;转自陈荣书,1994)
果流动的速度恰为1m/s,则该液体的粘度
为1Pa· s;1Pa· s=1000 m Pa· s。
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500
地面原油粘度mPa.s
400 300 200 100 0 0.84 0.86 0.88 0.9 0.92 0.94 y = 8E-17e R2 = 0.845
45.985x
地面原油相对密度(d420)
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石油的分馏
石油气 汽油 常 压 加 石油 200 ℃ 热 360℃ 炉 塔 重油 煤油 柴油 加 热 炉 减 压 塔 渣油 润滑油
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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
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