原油的组成、分类及影响因素.ppt

,第九章 原油的组成、分类及影响因素,第九章 原油的组成、分类及影响因素,石油是一种复杂的多组分混合物，烃类（烷烃、环烷烃、芳香烃）非烃组分（含氧化合物、含硫化合物、含氮化合物、胶质和沥青质）。石油都具有大致相同的物理化学性质。不同地区、不同层位的石油在物理化学性质上存在着明显的差异石油化学组成的多样性和复杂性与石油形成和转化的地球化学条件以及整个过程有密切关系。石油地球化学：石油化学组成中继承了生油母质和石油转化过程及其产物的信息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。,第九章 原油的组成、分类及影响因素,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。组成石油的元素主要是碳和氢，其次是氧、硫、氮。C、H元素的含量一般为9699%，其中碳占8387%，氢占1114%。其余三种元素的含量很少，仅占0.55%。,第九章 原油的组成、分类及影响因素,1.1 石油的元素组成,石油中还含有很多微量金属和非金属元素。它们构成了石油的灰分。目前，采用发射光谱法和中子活化分析法从石油灰分中发现了59种元素，其中以钒和镍最重要，二者可占微量元素的50%70%。近几年来，石油灰分中的钒、镍含量及其比值（V/Ni）已被用来确定生油岩有机相、油源对比，取得了可喜成果。石油中碳、氢元素含量变化与石油的化学组成有密切关系。石油越重所含高分子烃就越多，随分子量增加，碳的含量增高，氢的含量减少。氧、硫、氮三种元素的含量变化般与石油中非烃化合物，尤其与胶质沥青质有关。,第九章 原油的组成、分类及影响因素,1.1 石油的元素组成,C、H、O、N、S的地球化学意义在于它们与有机质元素组成有很好的对比性。,相似：都以碳、氢元素为主显著差异：石油中碳、氢元素的含量高，氧含量很低。元素地球化学演化为石油有机成因说提供了石油与有机质成因联系上的证据，而且表明，从有机质向石油演化是一个“脱氧、加氢、高集碳”的过程。,第九章 原油的组成、分类及影响因素,1.2 石油的馏分组成(fractional composition),为研究石油中烃类组成，首先要对这种复杂的混合物进行分离，利用石油组分沸点不同的特性，加热蒸馏，将石油切割成不同沸点的馏分。石油组分分析中，用某个温度范围内蒸馏出的馏分百分含量(重量或体积)所表示的石油组成称为馏分组成。不同的石油其馏分组成的分布及含量大小都有差别。轻质原油中轻馏分含量相对较高，如我国青海冷湖、新疆柯克亚等地的石油均是轻质石油，凝析油中主要是轻馏分。大庆、胜利油田的石油是重质石油，其重馏分含量较高。石油馏分组成的差异直接影响了石油的物理性质，也反映了原始生油母质及演化程度的不同。,第九章 原油的组成、分类及影响因素,石油馏分组成分类,1.2 石油的馏分组成,第九章 原油的组成、分类及影响因素,第二节 石油的族组成(family composition),石油的族组成包括以下几部分：饱和烃(Saturate HC,ST)，包括正构、异构烷烃和环烷烃；芳香烃(Aromatic HC,ARO)，包括纯芳香烃、环烷-芳香烃分子；胶质(resin,Res)和沥青质(asphaltene,ASP)，由石油中含氮、硫、氧原子的高分子量多环化合物构成。ST+ARO+Res+ASP=100%法国石油研究院,517个正常石油:烃类占85.8%，其中饱和烃占57.2%，芳香烃占28.6%而胶质+沥青质只占14.2%。,第九章 原油的组成、分类及影响因素,石油中最主要的部分大于210的石油馏分的75%以上。有些轻质石油几乎全由烃类组成。而在某些重油中，尤其是受到细菌生物降解、氧化的石油中烃类组分大大降低。不同的石油各种烃类的含量相差很大，同一类烃的分布和结构也不同。轻质馏分中富含烷烃、环烷烃，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。目前在石油中已经鉴定出1000多种单体烃类。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。,2.1 烃类(hydrocarbons),第九章 原油的组成、分类及影响因素,1.饱和烃类,正构烷烃(n-alkanes)支链烷烃(branch alkanes)环烷烃(cycloalaknes),类异戊二烯烷烃单甲基和多甲基链烷烃,包括单环、双环、三环、四环、五环及五环以上的多环烷烃类等。,2.芳香烃类(aromatics),一、烃类,2.1 烃类,第九章 原油的组成、分类及影响因素,上世纪80年代中期以来，高温气相色谱（HTGC）技术的发展扩大了烃类分子的检测范围，现能从石油中已鉴定出C1C100的正构烷烃，它们占石油重量的15%25%。但正构烷烃碳数多小于35，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、热演化程度及生物降解等因素。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而海相或混合有机质则产生较多的环状化合物。演化程度高的石油中主要组成是中低分子量的正构烷烃。受微生物强烈降解的原油，正构烷烃常被选择性地吸收，含量较少。,2.1.1 饱和烃类（1）正构烷烃,第九章 原油的组成、分类及影响因素,近年来，石油中的高分子量（HMW）正烷烃研究颇受关注。传统观点认为，正烷烃是最优先遭受生物降解的烃类成分，通过原油的假单胞菌生物降解模拟实验证明，分子量不同的正构烷烃，其抗生物降解作用的能力是不相同的。Setti等人和Heath等人先后发现，由于大石蜡分子的立体位阻效应，nC28以上正烷烃的生物降解速率随着烃类分子链长的进一步增长而降低。Hsieh等人指出，一些严重生物降解油中，用全油气相色谱分析检测不出高分子量烃类，而在从全油分离出来的蜡馏分中，高分子量烃类则变得明显可见。总之，高分子量正烷烃具有很强的抗生物降解能力。生物降解过程中是优先消耗原油中的低碳数正构烷烃。,2.1.1 饱和烃类（1）正构烷烃,第九章 原油的组成、分类及影响因素,由类异戊二烯结构单元形成的链烷类。根据现有的研究程度，石油中这类化合物的碳数分布范围在C9-C30，可占原油组成的1%左右，约占原油饱和烃馏份组成的10%。其中最丰富的是姥鲛烷和植烷，二者的总和可占所有无环异戊二烯烃含量的55%。高分子量范围中也见有角鲨烷、胡萝卜烷、蕃茄红烷这些不规则的类异戊二烯烃。,姥鲛烷,植烷,2,6,10,14-四甲基十五烷,2,6,10,14-四甲基十六烷,2.1.1 饱和烃类(2)类异戊二烯烷烃(isoprenoid alkane),第九章 原油的组成、分类及影响因素,原油中的单甲基支链烷烃:异构烷烃（2-甲基-）、反异构烷烃（3-甲基-)、4-甲基-烷烃、5-甲基-烷烃、6-甲基-烷烃同一分子量的单甲基支链烷的化合物在理论上的存在的个数，几乎在原油中均能发现。,2.1.1 饱和烃类（3）单甲基支链烷烃,第九章 原油的组成、分类及影响因素,性质与烷烃相似，但在分子中含有碳环结构的饱和烃。由许多围成环的多个次甲基组成。组成环的碳原子数可以是3、4，相应称为三员环、四员环。环烷烃按分子中所含碳环数目，可以分为单环、双环、三环和多环的环烷烃。在低于C10的低分子量环烷烃中，环戊烷、环己烷及其衍生物是石油的重要组成部分。,2.1.1 饱和烃类（4）环烷烃,第九章 原油的组成、分类及影响因素,单环和双环的环烷烃一般占C10环烷烃总量的5055%。在这些高分子量的分子中常常有一个长链或几个短的甲基或乙基链。各种单环和双环环烷烃的含量随分子量(即碳原子数)的变化有规律地减少三环环烷烃乎均只占C10的环烷烃总量的20。其中某些很可能具有菲烷的结构形式。四环和五环环烷烃平均占C10环烷烃的25%。它们的结构同四环甾族化合物和五环三萜烷直接相关。它们具有很强的旋光性，是石油有机成因的重要标志。,2.1.1 饱和烃类（4）环烷烃,四环和五环环烷烃在未成熟的原油中含量较高，在成熟石油中则以1-3环的环烷烃为主。与生油岩相比，石油相对富集单环和双环分子，生油岩则含较多的四环和五环分子，这可能与石油运移分异有关。,第九章 原油的组成、分类及影响因素,2.1.1 饱和烃类（4）环烷烃,第九章 原油的组成、分类及影响因素,纯芳香烃是指只包含芳环和侧链的分子。包括单环以及26环、甚至更多环缩合在一起的多环芳烃，其通式为CnH2n-p。p随环数而变化如苯p=6，萘p=12，菲p=18。其中以1-3环的芳烃含量最高，这就是所说的苯、萘、菲系列。在每类化合物中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，所以造成了烷基衍生物的优势。根据Tissot等的统计，1-3个芳环的芳香烃占总芳香馏分的70%左右，而四环以上的仅占不到10%,2.1.2 芳香烃,第九章 原油的组成、分类及影响因素,由沉积物中具有生物标志意义的一类化合物经过芳构化作用形成的芳香烃类。基本保持了甾、萜类化合物的分子骨架类型，有与甾萜类化合物类同的生物标志意义。稳定性相对较差主要分布在成熟度相对较低沉积岩和原油中。其芳构化作用过程常与沉积环境有关。由于芳构化作用过程是种脱氢的氧化过程，还原环境对这种过程有相对的抑制作用。,2.1.2 芳香烃(1)芳香甾萜类,第九章 原油的组成、分类及影响因素,O,萘 菲 屈 匹,北 芴 二苯并呋喃(氧芴)二苯并噻吩(硫芴),2.1.2 芳香烃(2)常规多环芳烃（PAH）,第九章 原油的组成、分类及影响因素,石油中的非烃组成主要是含O、N、S氮、硫三种元素的有机化合物。胶质、沥青质是高分子量的含杂原子的缩聚合物。尽管这种元素的含量只占石油元素组成的2%左右，但与其有关的化合物却占10%-20%，甚至更多。这些非烃组分主要集中在石油的高沸点馏分中。在数量上并不占主要地位，但它的组成性质和分布特点对石油的性质却有很大影响。石油中含硫化合物多少直接涉及到原油性质的好坏。非烃化合物的组成和性质与生油母质、沉积环境及转化条件有关有助于全面认识石油的形成及次生变化。,2.2 石油的非烃组成,第九章 原油的组成、分类及影响因素,由烃基和含氧官能团两部分组成。含氧官能团：醇（R-OH）、酚（Ar-OH）、醚（R-O-R）、醛（R-CO-H）、酮（R-CO-R）和酸（R-COOH）。根据化合物的极性，含氧化合物可分为酸性和中性含氧化合物两大类。酸性含氧化合物：环烷酸、脂肪酸及酚，总称石油酸；中性含氧化合物有醛、酮等，其含量很少。,2.2.1 含氧化合物,第九章 原油的组成、分类及影响因素,主要是酸性含氧化合物，环烷酸最多，占酸性物质90%以上。主要是五员环和六员环的环烷酸(环戊烷酸、环已烷酸)，它们在轻馏分中含量很少，主要集中在200400馏分中，重馏分中含量也很少。脂肪酸含量少微量的芳香酸、环烷-芳香酸以及沥青酸。石油中环烷酸具有特征结构的酸，如具甾族结构和藿烷结构的酸类。它们能标志原始有机质来源。在低成熟石油中常含有酸类，它们大多直接来源于生物体及其成岩产物。一些受到次生改造的重油中，由于氧化作用形成了酸。,2.2.1 含氧化合物,第九章 原油的组成、分类及影响因素,硫的含量是仅次于碳、氢的元素。Tissot，等近万个石油样品：含硫量均低于10%。含硫量低于1%者，为低硫石油。该类石油占分析样品的80%左右，且以0.15%0.4%含硫量为最多。含硫量高于1%的为高硫石油。含硫化合物是石油中最重要的非烃化合物不仅存在于重馏分中，也存在于中等馏分中。硫化物主要有硫醇（-SH），一硫化物（-S-），二硫化物（-S-S-）以及噻吩衍生物。此外，还有元素硫，硫化氢存在于石油中。,2.2.2 含硫化合物,第九章 原油的组成、分类及影响因素,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。在石油中含量不高，且主要分布于低分子量馏分中，其含量随馏分沸点升高而降低。在石油中已分离出脂肪族硫醇和环烷族硫醇，单体有47种。据Smith报道，发现过正构和异构硫醇，环戊烷硫醇和环己烷硫醇。芳香族硫醇未见报道。,2.2.2 含硫化合物 1）硫醇类,第九章 原油的组成、分类及影响因素,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。脂肪族硫化物（烷基硫醚）、单环和二环硫化物（环烷族硫醚）以及单芳香和多芳香硫化物（芳香族硫醚）。二硫化物有类似结构，称二硫醚。硫醚在石油中含量相对较多，一般集中在中间馏分内。它们的热稳定性和化学稳定性较好，其含量随馏分沸点的升高而增加，在高沸点馏分中有时可达总硫量的70%左右。二硫醚在石油中含量很少，多集中于高沸点馏分中，对热不稳定，受热可分解为元素硫、硫醚、硫醇和噻吩等硫化物。,2.2.2 含硫化合物 2）硫醚类,第九章 原油的组成、分类及影响因素,噻吩类化合物是石油中十分重要的含硫化物，其性质接近于芳香烃，热稳定性较好。噻吩本身极少，但是苯并噻吩（硫茚）、二苯并噻吩（硫芴）以及苯并萘基噻吩是所有高硫石油的主要组成。此外，烷基噻吩类比其母体化合物含量更高。该类化合物主要存在于中等馏分重馏分中。在高含胶质、沥青质的石油中，噻吩衍生物尤为丰富。,2.2.2 含硫化合物 3）噻吩类,第九章 原油的组成、分类及影响因素,大多数石油中氮的含量小于0.2%，均值仅为0.094%(Tissot和Welte，1984)，主要以芳香杂环的形式存在石油中含氮化合物可分为碱性和中性两大类碱性含氮化合物研究较多，已鉴定出大约80多种单体化合物，主要是吡啶、喹啉、异喹啉及吖啶的同系物中性含氮化合物有吡咯、吲哚、咔唑的同系物及酰胺等含氮化合物绝大多数存在于高沸点的馏分中，从高沸点到低沸点，氮的含量急剧下降。,2.2.2 含氮化合物,第九章 原油的组成、分类及影响因素,第三节 石油的分类,石油的化学组成保存了它生成演化过程中各种地球化学作用的信息石油类型的差异及近似，不是杂乱无章的，而是有规律的。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。由于研究目的和采用的参数不同，存在着不同的石油分类方法。着重介绍Tissot&Welte提出的石油分类方法。,第九章 原油的组成、分类及影响因素,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。烷烃(石蜡烃)包括正构和异构烷烃，不包括取代环上烷基链；环烷烃是指含有个或更多个饱和环，而无芳香环的全部分子芳香烃包括至少有一个芳香环的所有分子。,3.1 Tissot&Welte石油分类法,第九章 原油的组成、分类及影响因素,Tissot&Welte石油分类法,第九章 原油的组成、分类及影响因素,Tissot&Welte石油分类图解,第九章 原油的组成、分类及影响因素,3.2 石油地球化学类型及其主要特征,3.2.1 石蜡型石油包括一些轻质石油和一些高蜡、高沸点石油。后一类石油由于含较多的蜡，室温下粘度很高。比重通常低于0.85，胶质和沥青质含量低于10，除高分子量正构烷烃含量丰富的以外，粘度一般都低。芳香烃含量是次要的，主要由单、双环芳烃构成，常含有单芳甾族化合物。含硫量很低。北非、美国和南美古生代，南大西洋盆地边缘下白至统，西非、印尼和潘农盆地的一些第三系原油都属此类原油。马格兰盆地非海相下白垩统，西非盆地白垩系、第三系，印度尼西亚和我国第三系，以及美国绿河页岩和犹英他盆地弗莱格斯塔夫层伴生的大部分石油，都属于此类高蜡石油。,第九章 原油的组成、分类及影响因素,3.2.2 石蜡-环烷型石油胶质、沥青质含量一般为5-15%，芳香烃占25-40%，含硫量低，一般为0-1%，硫茚和硫芴含量中等。密度和粘度常高于石蜡型石油，为中等值。包括加拿大阿尔伯达盆地泥盆系和白垩系、北非和美国古生代、巴黎盆地、北海侏罗系和白垩系、西非的白垩系和第三系、北非白垩系和下第三系等处的石油。,第九章 原油的组成、分类及影响因素,仅有少数原油属于此类，其链烷烃含量低于20%。是富含萜类的未（低）成熟原油或石蜡型、石蜡-环烷型石油的生物降解作用产物，含硫量低。在墨西哥湾、北海地区以及前苏联等油田均有发现。,3.2.3 环烷型石油,第九章 原油的组成、分类及影响因素,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，含硫量在1%以上。包括中东白垩系和侏罗系，西得克萨斯的二叠盆地的石炭-二叠系，阿尔伯达的密西西比系、侏罗和下白垩统的大部分原油。还有西非的上白垩-第三系，南阿圭坦盆地一些侏罗-白垩系的重油，以及加利福尼亚和地中海地区的一些原油。,3.2.4 芳香-中间型石油,第九章 原油的组成、分类及影响因素,均为经过次生转化的石油。油质重而粘，胶质+沥青质含量25%，甚至可高达60%。芳香-环烷型石油主要是石蜡型和石蜡-环烷型石油次生改造的产物，其中胶质含量增加，但仍保持低硫含量。芳香-沥青型石油可能是芳香-中间型石油降解形成，其胶质和沥青质含量高达30-60%，硫含量大于1%，最高可达9%。比重高、粘度大，甚至呈固态。委内瑞拉和西非有少量的没有受过生物降解的纯芳香型石油主要是芳香-环烷型蚀变而来，如西加拿大受过降解的焦油砂，委内瑞拉和法国南阿奎坦盆地的重质沥青石油都属于这个类型。,3.2.5 芳香-环烷型石油和芳香-沥青型石油,第九章 原油的组成、分类及影响因素,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；环烷烃含量较高，饱和烃含量超过50%的石蜡-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。,第九章 原油的组成、分类及影响因素,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：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；有机质热演化，涉及埋藏历史和地温梯度等；储层中石油的蚀变，如生物降解、氧化作用、水洗作用等。在这三种因素中，石油的蚀变对石油性质的影响有时会超过前两种，有关这方面的内容在后面有详细的讨论。,第九章 原油的组成、分类及影响因素,第四节 影响原油类型的地质因素,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。不同沉环境下形成的有机-无机组合，是油气生成的物质基础，也决定了有机质在向油气演化过程中的基本特征。根据有机质来源，一般将其分做海相和陆相有机质两大类。它们对石油组成的影响是不同的。,第九章 原油的组成、分类及影响因素,第四节 影响原油类型的地质因素,一、原始生油母质的类型和性质,1海相有机质 主要由浮游植物藻类，其次是各种浮游动物提供。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：中等分子量(C12-C20)的正构烷烃和正脂肪酸，藻类合成的烃以C15、C17占优势：丰富的甾类，尤其是C27胆甾烷和一些类葫萝卜素；大量的C14-C20类异戊间二烯烃；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，使硫按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。这样，海相有机质形成的以型为主的干酪根含有丰富的环状物质，形成的石油含有较多的环烷烃、芳香烃和含硫化合物。这类石油一般属于石蜡-环烷型或芳香中间型。饱和烃含量约为石油的30%70%，芳烃为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。,第九章 原油的组成、分类及影响因素,第四节 影响原油类型的地质因素,一、原始生油母质的类型和性质,2陆源有机质 主要来源于高等植物的有机质，富含纤维素和木质素，其次是蛋白质和类脂化合物。正是这些类脂化合物才是陆源有机质中生油的组分。其中有与生物腊有关的高分子量(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/Ph1。在一些近海或湖相环境中，微生物来源的有机质十分丰富。由于微生物的作用使有机质中更富含类脂化合物，而且包含特征的长链正构、异构和反异构烷烃。,第九章 原油的组成、分类及影响因素,第四节 影响原油类型的地质因素,一、原始生油母质的类型和性质,2陆源有机质 陆源有机质可以形成从到型各类干酪根，而且通过微生物强烈改造还可以形成生油潜能最高的I型干酪根。由它们形成的石油为石蜡型，有时是石蜡-环烷型。其中饱和烃含量约占石油的60%90%，占烃类的70%90%。含有丰富的正、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%。,第九章 原油的组成、分类及影响因素,第四节 影响原油类型的地质因素,一、原始生油母质的类型和性质,3与原始有机质类型有关的特征石油1)高蜡石油 高蜡石油代表陆相石油的一种特殊情况。它们很可能是来自被微生物强烈改造过的陆源有机质。蜡是指碳数大于21的长链烷烃。一般含蜡量大于8%为高蜡石油。高蜡石油中含有大量的长链正构烷烃及一定量的异构烷烃和环烷烃，碳数可多达40-50。高碳数范围没有明显的奇偶优势，含硫量低。Hedberg(1968)曾提出：高蜡石油主要存在于砂页岩层序中，并且常和煤或高碳质地层相伴生，共同沉积在大陆的、近海的或近岸的海相环境中。,第九章 原油的组成、分类及影响因素,第四节 影响原油类型的地质因素,一、原始生油母质的类型和性质,3与原始有机质类型有关的特征石油2）高硫石油 各种石油都含有含硫化合物，但是碳酸盐岩系石油的含硫量比碎屑岩系的要高。各种类型石油平均含硫量为0.65%，碎屑岩系中石油的含硫量为0.51%，碳酸盐岩层系中石油平均含硫量为0.86%，最高可达5%。高硫石油中芳香烃含量常达40%60%，胶质和沥青质十分丰富，因此高硫石油多属芳香中间型或芳香沥青型石油。著名的中东石油便是该类的代表。硫并非为活生物体中的主要成分。石油中的高硫量都是成岩过程中细菌作用、深成过程中与围岩的化学反应和在储层中的次生改造的结果,第九章 原油的组成、分类及影响因素,第四节 影响原油类型的地质因素,一、原始生油母质的类型和性质,3与原始有机质类型有关的特征石油2）高硫石油 石油中高硫量主要取决于原始有机质沉各环境。在海洋盆地、大陆干燥气候带的咸水湖盆和半封闭的泻湖中的碳酸盐-蒸发盐沉积里都易形成高硫干酪根，它是在热裂解过程中产生高硫石油的物质基础。此外，硫结合到有机物中可以充当芳构化作用的催化剂，所以石油中含硫量和高芳香度之间存在着明显的相关性。在潮湿、半潮湿带的淡水-微咸水湖盆中沉积的碎屑岩层系中只能形成低硫干酪根。,第九章 原油的组成、分类及影响因素,第四节 影响原油类型的地质因素,一、原始生油母质的类型和性质,3与原始有机质类型有关的特征石油2）高硫石油碳酸盐岩层特别是蒸发盐岩系含硫量高。沉积有机质与围岩、地层水中SO42-起作用，尤其是在热成熟过程中硫酸盐的非微生物还原作用都可以形成有机硫化物。盛国英、江继纲等在江汉膏盐盆地第三系高硫石油中检测出烷基噻吩类和烷基四氢化噻吩类均是特征的生物标志化合物，这是早期阶段硫或硫化氢与烷烃反应的产物。,第九章 原油的组成、分类及影响因素,第四节 影响原油类型的地质因素,一、原始生油母质的类型和性质,3与原始有机质类型有关的特征石油2）高硫石油 石油的微生物降解也能导致硫的富集，因为苯并噻吩的衍生物和高分子量杂原子化合物，细菌很难对其发生降解作用，所以硫的浓度就增大了。再者，假如微生物活动导致硫化氢或元素硫的形成，则它们可以和蚀变的石油再反应而生成多种硫化物。HO等（1974）报导过加拿大西部的某些高比重石油和凝析油的一种特殊蚀变作用：在很深的地层下正常生成的硫化氢，向上倾方向运移，与成熟的油及凝析油反应而产生硫醇。,第九章 原油的组成、分类及影响因素,第四节 影响原油类型的地质因素,二、有机母质的成熟度,有机质热演化过程具有明显的阶段性，不同成熟阶段形成的石油具有不同的化学组成：在埋藏较浅处即生油岩尚未成熟，可直接从活的生物体中合成少量烃类，在特定条件下也可从干酪根分解出少量的杂原子化合物，形成重质石油；在生油窗范围内，因热催化动力因素，干酪根裂解形成大量的正常石油；随着埋藏深度的增加，热裂解作用影响到储集的石油，使轻质烃类逐渐增多，达到某一深度界限后，就只有气态烃类。因此，石油可以分成未成熟或低成熟石油、成熟石油和高成熟石油。,第九章 原油的组成、分类及影响因素,第四节 影响原油类型的地质因素,二、有机母质的成熟度,在油田中观察到的石油性质随埋深及地质时代的变化正是反映了与有机质成熟度有关的石油成分变化的规律。这些规律主要是：石油比重随深度增加而下降；石油含硫量随深度增加而下降；石油中各种烃类随深度增加而有规律地变化。这主要表现在轻质馏分含量增加，烷烃含量增大，尤其是正构烷烃含量迅速增大。低成熟度的石油中异戊二烯烃、甾萜类化合物比较丰富，高成熟石油中以低分子量正构烷烃为主，生物标志化合物含量低。,第九章 原油的组成、分类及影响因素,主要结论小结,石油的元素组成主要是碳、氢，其次为氧、硫、氮。还含有各种微量的金属元素，其中主要是钒和镍。石油中主要的化合物类别有饱和烃、芳香烃、胶质和沥青质。除了降解的重质石油之外，饱和烃通常是石油中主要的化合物。它们包括正构烷烃、异构烷烃和环烷烃。芳香烃包括纯芳香烃和环烷芳香烃。胶质和沥青质是含氮、硫和氧原子的高分子量的多环分子。,第九章 原油的组成、分类及影响因素,主要结论小结,石油分类以各族烃类的相对含量为依据。正常石油的主要类型有石蜡型石油、石蜡-环烷型石油、芳香中间型和环烷型；演化和蚀变作用使石油的组成发生变化，由于次生改造形成芳香-环烷型和芳香-沥青型。影响石油成分的因素主要有三个：原始生油母质的类型、有机质成熟度和在储层中经历的次生改造。海相石油主要为芳香中间型、石蜡-环烷型；陆相石油主要是石蜡型、石蜡-环烷型以及一些环烷型的未成熟油。有机质成熟度愈高，石油比重愈小，轻馏分及烷烃含量增加，含硫量降低。,第九章 原油的组成、分类及影响因素,主要结论小结,高蜡石油代表石蜡型石油特例，其生油母质是受微生物强烈改造，长链的类脂化合物得到了富集。高硫石油含硫在1%以上，主要产于碳酸盐-蒸发盐岩层系。,第九章 原油的组成、分类及影响因素,思考题,1.石油的元素组成和族组成有什么特点？2.石油分类的主要依据是什么？各类石油有什么主要特征？,