石油天然气地质与勘探1-2重油沥青、天然气课件.ppt

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1、1,第一节 石 油,一、石油的化学组成二、石油的馏分和组份组成三、石油的分类四、石油的物理性质五、重质油、沥青砂和固体沥青概述,2,重油:在原始油层温度下，脱气原油粘度为100-10000mPas，或在标准条件下密度为0.934-1.00g/cm3的原油。,沥青砂（超重油）：在储层条件下，粘度为大于10000mPas，或在标准条件下密度大于1.00g/cm3的原油。,五、重质油、沥青砂与固体沥青概述,（一）重油和沥青砂,重质油比常规原油资源量大，广泛分布于世界各地。在地表或浅处形成的沥青砂油田，分布在世界各地，例如加拿大的阿萨巴斯卡和梅尔维尔岛，委内瑞拉的奥菲锡纳-坦布拉多和瓜诺科，都是一些主

2、要的沥青砂油田。其中阿萨巴斯卡储量约达800108T，是世界最大的沥青砂油田。,4,元素组成：与常规油相似，但氧、硫、氮等元素含量高，硫元素含量0.41.0%以上，氮元素含量在0.71.20%以上。与常规油相比，更富微量元素，高于常规油几至几十倍。化合物组成：烃类含量低（一般小于60%），非烃、沥青质含量高（1030%）。,1重油和沥青砂的化学成分,5,与常规油相比：相对密度大、粘度大、含蜡量低、凝固点低,2重油和沥青砂的物理性质,按粘度、相对密度对原油分类标准,我国部分地区重油常规物性参数（据张厚福等，1999）,7,我国重质油资源较为丰富，已在15个大中型含油气盆地和地区发现数量众多的重油

3、油藏，规模大且成带分布，从中元古界到下第三系均有分布，该类资源将成为21世纪重要的接替能源。,8,石油及石油的固态衍生物，统称为石油沥青类。石油固态衍生物：石油在热力和氧化、细菌的生物化学作用下，原油发生物理分异、化学分化、及变质等次生变化的产物，包括地蜡、地沥青、石沥青等，又叫固体沥青。我国的老君庙油田、克拉玛依油田等地，地表都有固体黑色沥青。,（二）固体沥青,固体沥青的成因分类,固态沥青多为深褐色至黑色的有机矿物，一般分布于地表和浅层，可作为找油的直接标志。与石油有关的固体沥青种类繁多（100多种）。根据它们的成因和物理化学特征，将固体沥青分为十余种类型。,软沥青（Maltha）：由富含环

4、烷烃和芳香烃的重质石油（轻质组分散失）被氧化而成的粘稠状液体到半固体产物。其密度为0.971.00g/cm3。,地蜡（Ozokerite）：主要由高分子异构烷烃、长链环烷烃、及碳原子数3753的正构烷烃组成，在常温下似蜂蜡的黄色棕褐色固体（分子量约500700）。地蜡在石油中一般处于溶解状态。,地沥青（Asphaltite，Asphalt）：由软沥青进一步软化成呈粘性的树脂状无定形固体产物。其熔点高于100。,石沥青（Rock asphalt）：由地沥青进一步氧化或碳化变质而成的具明亮松脂状光泽和贝壳状断口的黑色固体产物。其熔点约在80320。,碳质沥青（Carboit）：由地沥青、石沥青遭受

5、变质作用的黑色固体产物。其熔点高于300，不溶于或稍溶于有机溶剂,碳沥青（Anthraxolite）：一种变质程度很高、含碳95%以上的黑色坚硬固体，既不熔化，也不溶于有机溶剂。,典型实例：柴达木盆地的褐色地蜡；老君庙油田的黑色地沥青；克拉玛依油田的黑色石沥青；世界著名的沥青湖南美洲特立尼达湖、亚洲死海,主要固体沥青的物理化学特征,其成因：地壳抬升剥蚀，石油沿孔缝溢出地表，轻质部分挥发，重质部分在地表漫流并与风刮来的砂石混杂，又经风吹日晒，逐渐固化、硬结。如此不断反复，最终形成东西长约5公里，南北宽1公里，共有30多个小丘组成的沥青丘群，成为我国最大的沥青丘石油露头。其顶部和坡上原有油泉九个。

6、,克拉玛依市东北方，有一座高约30米的由沥青类物质和砂石混杂硬化堆积的黑色山丘黑油山沥青丘。,14,一、天然气的化学组分二、天然气的产出状态 三、天然气的物理性质,第二节 天然气,15,天然气：广义上是指存在于自然界的一切天然生成的气体。包括不同成分组成、不同成因、不同产出状态的气体。油气地质上是指存在于地壳岩石空隙（孔、洞、缝）天然生成的以烃为主的可燃气体。多数有机成因，也有无机成因的。,第二节 天然气,16,CH495%，C25%，贫气（干气）；CH495%，C25%，富气（湿气）,烃气：C14为主，CH4最多。可溶有少量C5、C6等,非烃气:N2、CO2、CO、H2S、H2、惰性气体:氦

7、、氩、氖,一、天然气的化学成分,国内外某些油（气）田气的化学成分（百分含量）（据张厚福等，1999）,18,二、天然气的产出状态,根据气体在地下存在的状态分：,聚集型：气藏气、气顶气、凝析气分散型：溶解气、煤层气、固态气水合物,1、气藏气：纯气藏中的气体。可为烃气（干气），甲烷占95%以上，属干气;也可为非烃气。,19,世界气藏气分布图出现频率：1-50%，2-10%50%，3-1%10%，4-0.1%1%，5-0.1%,绝大多数气藏气是以气态烃为主，含烃量超过80%的气藏约占气藏总数的85%以上；氮气为主的气藏不到10%；以二氧化碳或硫化氢等酸性气体为主的气藏低于1%。,20,非烃气比较富集

8、时，可成为非烃气藏。如 冀中坳陷赵兰庄构造下第三系孔店组沙河街组四段：高压硫化氢气藏，硫化氢含量高达92与地层中含石膏有关 济阳坳陷平方王油气田下第三系所产天然气：二氧化碳含量高达6366%与玄武岩与石灰岩接触的加热分解有关 广东三水盆地沙头圩的二氧化碳气田，CO2含量高达99.53。,与石油共存于油气藏中、呈游离气顶产出的天然气。成因、分布均与石油关系密切，湿气，,2、气顶气：,22,二、天然气产出类型,3、凝析气：,当地下温度、压力超过临界条件后，部分液态烃逆蒸发而形成的气体，称为凝析气。采至地面过程中，随着温度、压力下降，这部分气可凝结析离成轻质油，称凝析油（Condensates）。凝

9、析油占到一定比例（例我国：30g/m3）的气藏，叫凝析气藏，如我国黄骅坳陷板桥油田的凝析气藏。,24,4.溶解气：溶解在石油或地层水中的天然气 油溶气（湿气，C2可达40%）；水溶气（CH4、N2、C2气、CO2少）,常见的天然气组分在纯水中的溶解系数（转自陈荣书，1994）,水溶气,低压型：含气量一般在15m3/t，一般不单独采取，但可综合利用；高压地热型：一般出现于异常高压带下的高压地热水中，含气量较高，降压时可出现强烈排气作用稳定地台区含油气盆地：水溶气主要成分是甲烷和氮，重烃气和二氧化碳含量一般不超过1012%年轻褶皱区含油气盆地：水溶气含二氧化碳浓度较高水溶气化学成分变化规律有助于指

10、明寻找油气藏的方向。,天然气在石油中的溶解度：是指在地层温压条件下，液态石油中所溶有的、而在地表温压条件下可析出的气体量（m3气m3油）。油内溶解气数量不等，少则每吨几几十米3，多则可达几百上千米3。含量高时，采出后可收集回注油藏内以保持油层能量。油溶气中重烃气含量高，有时可达40%。,油溶气,27,三、天然气的物理性质,天然气一般无色，可有汽油味或硫化氢味，可燃。由于化学组成变化大，致使物理性质也变化甚大。在地下较高温度压力下，C4C7烷烃及部分环烷烃、芳烃及有机硫化物，亦可呈气态存在。,28,1密度和相对密度,（1）天然气的密度：单位体积气体的质量 g=Mg/Vg“湿气”的密度大于“干气”

11、。,在标准状态下（105Pa，15.55），地表天然气的各组分密度为0.6773kg/m3（甲烷）3.0454kg/m3（戊烷）。天然气混合物的密度一般为0.70.75kg/m3;石油伴生气，可达1.5kg/m3。天然气的密度随重烃含量尤其是高碳数的重烃含量以及CO2和H2S含量的增加而增大。,30,在地表1m3天然气的质量通常相当于1公升汽油的质量。天然气液化后，体积缩小1000倍，故在天然气与原油储、产量换算中，常采用1000m3气相当1m3原油或1120m3气相当1吨原油，其利用价值也大致相当。地层温压条件下的天然气密度一般可达150250kg/m3，远大于地表温压条件下的天然气密度；凝

12、析气的密度最大可达225450kg/m3。,31,1密度和相对密度,（2）天然气的相对密度：指相同温度、压力下（如1105Pa，15.55；或1105Pa，20），天然气密度与空气密度的比值。g=g/a=Mg/a=Mg/28.97 天然气中烃类各组分的相对密度为0.5539（甲烷）2.4911（戊烷），烃气混合物一般在0.561.0之间，随重烃及CO2、H2S含量的增加，天然气相对密度增大。,32,2.天然气粘度,反映了其分子间产生内摩擦力的大小，是度量天然气抵抗流动能力的一种参数。很小，一般在0时为0.0031mPas，20时为0.120mPas其大小与压力、温度和气体成分等有关：接近常压条

13、件下，随温度增加而变大，随分子量增加而减小；较高压力下，随压力增高而增大，随温度升高而降低，随分子量增加而增大。随非烃气含量增加，天然气粘度增大。,33,某一温度下，将气体液化时所需施加的最低压力，称为该气体的饱和蒸气压力。随温度升高，蒸气压力增大。同一温度条件下，烃分子量越小，其蒸气压力越大。,3蒸气压力,常见天然气组成的基本物理常数（据陈荣书，1994；有改动）,35,4.溶解性,-溶于石油和水,A、在相同条件下，天然气在石油中的溶解度远远大于在水中的溶解度。B、当天然气中重烃增多，或者石油中的轻馏分较多，都可增加天然气在石油中的溶解度。C、在石油中溶有天然气时，可以降低石油的相对密度、粘度及表面张力。D、天然气在水中的溶解系数很大程度上取决于气体组分、温度、压力及含盐量。,在地层条件下，原油中溶解气开始析离出来时的压力，称油藏的饱和压力（P饱）。若P饱与P地相等，即油内溶解气刚好饱和，压力稍降，就会有气体析出，此时的油藏称为饱和油藏；P饱大于P地：过饱和油藏，此时通常为带气顶的油气藏；P饱小于P地：未饱和油藏，此时原油中溶解气还未饱和。饱和及过饱和油藏比未饱和油气藏含更多的溶解气。,油溶气,37,一、天然气的化学组分二、天然气的产出状态 三、天然气的物理性质,第二节 天然气,