天然气地质学第2章 天然气资源产状及性质.ppt
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1、1,第2章 天然气资源产状及性质,第1节 天然气产状第2节 天然气化学组成第3节 天然气物理性质第4节 天然气同位素,2,2.1.1、天然气的概念广义:自然界存在的一切天然气体。狭义:地壳上部存在的各种天然气体,以烷烃气为主。中国古代文献,被称为火井、井火、阴气、毒气、圣灯、火龙、火泉等。,2.1 天然气产状,3,2.1.2、天然气产状,1)相态,游离态,溶解态,吸附态,固态气水合物,2)分布特点,聚集型气,分散型气,3)与油的关系,伴生气,非伴生气,Associated gas,Non-associated gas,Aggregated gas,Decentralized gas,free
2、gas phase,the gas dissolved in oil/water,the coal bed gas,the methane hydrate,4,1、天然气的概念广义:自然界存在的一切天然气体。,5,2.1.2、天然气产状,condensed gas,6,凝析气:特殊的气藏气。地层高温、高压下,呈气态,采出后反而呈液态油。,气水合物:特殊温压条件下,气分子与水分子形成的固态结晶化合物。,7,天然气水合物相图,8,天然气水合物结构图,9,10,第2章 天然气资源产状及性质,第1节 天然气产状第2节 天然气化学组成第3节 天然气物理性质第4节 天然气同位素,11,化学组成,烃类:甲-
3、戊烷,C1-C5,非烃类:N2、CO2、H2S等,2 天然气资源产状及性质,2.2 天然气化学组成,12,化学组成:烃类为主,甲-戊烷,C1-C5;非烃类次之,N2、CO2、H2S等,,2 天然气资源产状及性质,2.2 天然气化学组成,13,14,化学组成:烃类为主,甲-戊烷,C1-C5;非烃类次之,N2、CO2、H2S等 烃类中,C1为主,C2+(重烃)为次,重烃中,C2和C3-含量较高,C4 少见。一般规律:碳数增加,含量减少。干气:C2+(重烃)含量体积百分比5%,湿气:C2+(重烃)含量体积百分比5%,亦有其他类似划分标准。,2 天然气资源产状及性质,2.2 天然气化学组成,15,烃类
4、中,C1为主,C2+(重烃)为次,重烃中,C2和C3含量较高,C4 少见。一般规律:碳数增加,含量减少。烃类气体组成的控制因素:热成熟作用 气源岩母质类型 运移过程的“地层色层效应”生物作用 水洗作用 混源,2 天然气资源产状及性质,2.2 天然气化学组成,16,热成熟作用 未成熟成熟过成熟 甲烷含量高 低 高,重烃反之 气源岩母质类型 油型气重烃含量偏高,10-40%者多见;煤成气重烃含量偏低,高于20%者罕见。故 腐泥型有机质 比 腐植型有机质 可生成更多的重烃气。,2 天然气资源产状及性质,2.2 天然气化学组成,原因:腐泥型有机质 富含长链结构,断链后成重烃。腐植型有机质 富含环状结构
5、,侧链短,只能成甲烷。,17,运移过程的“地层色层效应”甲烷分子小,扩散系数大,运移快,运移后含量相对增加。重烃相反。生物作用 1)、微生物直接产生天然气:生物成因气甲烷含量高。2)、微生物降解作用,长链变短链,重烃减少、甲烷增加。,2 天然气资源产状及性质,2.2 天然气化学组成,18,水洗作用 地下水的活动影响天然气烃类组成,2 天然气资源产状及性质,2.2 天然气化学组成,混源 不同来源的天然气的混合使天然气组成复杂化。我国绝大多数气藏属于混源气藏。,19,化学组成:烃类为主,甲-戊烷,C1-C5;非烃类次之,N2、CO2、H2S等 非烃类中,N2、CO2、H2S、H2、Hg、He 一般
6、含量10%,极少数含量10%或更高。,2 天然气资源产状及性质,2.2 天然气化学组成,20,非烃类中,N2、CO2、H2S、H2、Hg、He 一般含量10%,极少数含量10%或更高。,2 天然气资源产状及性质,2.2 天然气化学组成,N2:世界上83%气藏中N2浓度在0.4-12.5%,古老地台N2含量较高。N2含量10%气藏称为高氮气藏。我国天然气,N2含量4%的居多。天然气 N 的来源:生物来源:蛋白质-氨基酸-氮化物-N2 大气来源:空气中 N2 最多 岩浆来源:岩浆析出,21,22,非烃类中,N2、CO2、H2S、H2、Hg、He 一般含量10%,极少数含量10%或更高。,2 天然气
7、资源产状及性质,2.2 天然气化学组成,CO2:天然气中CO2含量一般很低,大多2%。但也有高的,可单独成藏。,23,非烃类中,N2、CO2、H2S、H2、Hg、He 一般含量10%,极少数含量10%或更高。,2 天然气资源产状及性质,2.2 天然气化学组成,CO2:天然气中CO2成因分 有机、无机 2 类。有机成因:有机质降解可产生一定量的 CO2。如型干酪根。无机成因:1)碳酸盐岩分解 CaCO3=CaO+CO2 2)岩浆成因-温压降低,析出CO2。研究表明,含量高于 50%的 CO2 一般是无机成因。,24,非烃类中,N2、CO2、H2S、H2、Hg、He 一般含量10%,极少数含量10
8、%或更高。,2 天然气资源产状及性质,2.2 天然气化学组成,H2S:天然气中H2S 含量一般极微,以H2S占优势的H2S气藏极其罕见。H2S1%的气藏为富硫化氢气藏。已知气藏中含H2S最高的是美国南Texas奥陶系灰岩气藏,H2S含量达98。,25,非烃类中,N2、CO2、H2S、H2、Hg、He 一般含量10%,极少数含量10%或更高。,2 天然气资源产状及性质,2.2 天然气化学组成,含H2S5的气田具有商业价值,是硫磺的工业来源。H2S 集中分布于碳酸盐-硫酸盐岩地层中。我国四川盆地、冀中发现H2S气藏。,26,储层岩性,27,非烃类中,N2、CO2、H2S、H2、Hg、He 一般含量
9、10%,极少数含量10%或更高。,2.2 天然气化学组成,H2S 成因:3种 生物成因微生物还原作用,低温、浅埋 热化学成因含硫有机质热解 或 高温加 H 使硫酸盐还原,高温、深埋 岩浆成因岩浆上侵过程析出H2S。除上述外,还有痕量到微量的稀有气体,如氦、氖、氪、氩、氙、氡等惰性气体,它们在沉积圈中含量较低,不能单独形成气藏,而常与其他气体共存于气藏中,少部分则溶于石油及地层水中。,28,第2章 天然气资源产状及性质,第1节 天然气产状第2节 天然气化学组成第3节 天然气物理性质第4节 天然气同位素,29,2 天然气资源产状及性质,2.3 天然气物理性质,常见天然气组成的基本物性常数,30,2
10、 天然气资源产状及性质,2.3 天然气物理性质,1)天然气分子大小 天然气分子很小,比石油中的液态烃、固态烃和杂原子化合物的分子小得多。此乃天然气易扩散、易运移、易渗漏,难保存之根本原因。,组成天然气、石油的化合物分子长度,天然气、水和液固态烃类和非烃类化合物分子有效直径,一般比分子长度要小。,31,2.3 天然气物理性质,2)天然气表观分子量 天然气是烃类为主的混合气,没有确定的分子量。其分子量由各种组成分子按照百分含量累加而得。气体混合物的分子量称为表观分子量,或视分子量。,式中Mg为气体混合物的表观分子量;Yi、Mi 分别为气体组分的摩尔分数和分子量。,32,2 天然气资源产状及性质,2
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