油气水成分及性质.ppt

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1、1,第一章 绪论,第二章 油气水成分及性质,第三章 油气成因理论及油气生成模式,第六章 油气成藏条件及油气藏类型,第七章 油气聚集单元及分布规律,第八章 油气田地质研究概述,第九章 油层对比,第四章 生油层、储集层、盖层,第五章 油气运移、聚集和保存,授课内容,第十章 油气田地下构造研究,第十一章 沉积相研究,第十二章 储层非均质研究,第十三章 油层压力和温度,第十四章 储量计算,2,1、石油的成分及性质2、天然气的成分及性质3、油田水的成分及性质,第二章 油气水成分及性质,3,1、主要成分：C、H、O、S、N。C：8487%，H：1114%，两者占9799%；O、S、N总量仅占14%；如墨西

2、哥石油含硫3.65.3%。美国加利福尼亚第三系石油氮含量可达1.42.2%。2、灰分：其它微量元素，如：(V)(Ni)等构成了石油灰份，已发现其它微量元素50多种。,1 石油的成分及性质,一、石油的元素组成,4,石油的元素组成,(注:重量百分比%),1 石油的成分及性质,5,二、石油的化合物组成,C、H：烷烃类、环烷烃、芳香烃；S：含硫化合物 N：含氮化合物 O：含氧化合物,1 石油的成分及性质,6,1、烷烃类，通式为CnH2n+2 C与C以单键相联接，排成直链式，C键全部为H所饱和。无支链者为正烷烃，有支链者为异烷烃。通常密度小于1，难溶于水。常温常压下：14个碳原子(C1C4)的烷烃呈气态

3、；516个碳原子正烷烃呈液态；17个以上碳原子的高分子烷烃呈固态。,1 石油的成分及性质,7,2、环烷烃 分子中含有碳环的饱和烃。单环烷烃(CnH2n)、双环烷烃(CnH2n-2)、三环烷烃(CnH2n-4)及多环烷烃。3、芳香烃，通式为CnH2n-6 指具有苯环的化合物(六个碳原子和六个氢原子组成的特殊碳环),具有芳香气味,属不饱和烃。根据其结构，可分为单环、多环和稠环三类。,1 石油的成分及性质,甾烷,8,单环芳烃:指分子中只含一个苯环的芳烃，包括苯及其同系物：多环芳烃:是指分子中含两个或多个独立苯环的芳香烃。稠环芳香烃:是指分子中含两个或多个苯环，彼此之间通过共用两个相邻碳原子稠合而成的

4、芳香烃。,1 石油的成分及性质,9,4、含硫化合物 它在石油中的含量变化较大，从万分之几到百分之几。含硫化合物主要有：单质硫S、H2S、硫醇、硫醚等及其同系物近100种。硫是石油中的一种有害杂质（易产生硫化氢-硫化铁-硫醇铁-亚硫酸或硫酸等），对机器-管道-油罐-炼塔等金属设备产生腐蚀。所以含硫量常作为评价石油质量的一项重要指标，通常将 含硫量 2%的石油称为 高硫石油，低于 0.5%称为 低硫石油，介于 0.52%称 含硫石油。我国的石油多为低硫石油。,1 石油的成分及性质,10,5、含氮化合物 一般含量为万分之几至千分之几，我国一般5。主要在高分子化合物中，代表性的如卟啉类，易被氧化、吸附

5、作用强,可用于确定原油运移方向。6、含氧化合物 一般只有千分之几，个别石油可高达23%。环烷酸、脂肪酸、酚、醛、酮类，含量少。在石油接触的地下水中常含环烷酸盐等，可作为找油的标志。,1 石油的成分及性质,11,三、石油的馏分和组分1馏分组成：利用化合物不同沸点特征加热蒸馏得到不同馏份，如汽油、煤油、柴油、重瓦斯油、润滑油、渣油。,1 石油的成分及性质,12,2族分 用液相色谱法常将石油划分为四个族分，即:（1）饱和烃（包括烷烃和环烷烃）（2）芳香烃（3）非烃（4）沥青质,1 石油的成分及性质,13,3组分组成石油化合物对有机溶剂和吸附剂具有选择性溶解和吸附的特性：(1)油质：是石油的主要组分，

6、烃类组成的浅色粘性物质，可溶解于石油醚而不被硅胶所吸附，主要为饱和烃和一部分芳香烃。(2)胶质：粘稠状的液体或半固体，可溶于石油醚、苯、三氯甲烷、四氯化碳等有机溶剂，可被硅胶吸附。胶质可分为苯胶质（用苯从硅胶解吸的产物）和酒精-苯胶质。前者主要是芳香烃和一些含有杂原子（O、S、N）的芳香烃结构化合物，后者主要是含杂原子的非烃化合物。轻质油中胶质含量少于5%，重质油中胶质含量可达20%以上。,1 石油的成分及性质,14,(3)沥青质：不溶于石油醚和酒精，而溶于苯、三氯甲烷、二硫化碳等有机溶剂。其分子量较大，在电子显微镜下，其宏观结构呈胶状颗粒。黑色脆性的固体粉末。(4)碳质：石油中不溶于有机溶剂

7、的非烃化合物。又称残碳，在石油中含量少或无。,1 石油的成分及性质,沥青质,胶质,油质,吸附,石油,石油醚,硅胶,不吸附,不溶,可溶,15,1 石油的成分及性质,组 分 族 分 油质 饱和烃（烷烃、环烷烃）苯胶质 芳香烃 酒精-苯胶质 非烃 沥青质 黑色固体粉末,16,四、石油的物理性质 1、颜色：变化较大，从白色、淡黄色、黄褐色、淡红色、深褐色、黑绿色到黑色。多数为黑色。石油颜色与组分含量有关,胶质-沥青质含量越高颜色越深，油质含量高，颜色浅。,1 石油的成分及性质,1)白色或浅色石油：可能在运移过程中，带色的胶质和沥青质被岩石吸附，剩下浅色油质部分。或由于高温裂解，使高分子烃碳链断裂，变成

8、低分子烃，而形成浅色轻质组分。四川黄瓜山、华北大港。2)如果石油受到氧化或细菌降解而形成黑色的沥青质、炭质。如胜利、克拉玛依。,17,2密度和相对密度 密度指单位体积重量；相对密度指标准条件下原油密度与4下纯水密度之比值，介于0.751.0。0.9 重质石油，0.9 轻质石油。大庆、大港、克拉玛依均为轻质油，胜利(0.900.93)为重质油。美国常用API度，西欧常用波美度表示石油的相对密度：,1 石油的成分及性质,18,淡色石油密度，深色石油密度。胶质、沥青质含量，密度；高分子量含量，密度。溶解气量，密度。相对密度大于1或小于0.75的石油在自然界也有发现。,1 石油的成分及性质,19,3、

9、粘度 指流体质点相对移动时所受到的内部阻力。它是对流体流动性能的度量。石油的粘度变化很大，如大庆石油粘度在50为9.321.810-3(PaS)、孤岛油田馆陶组原油则为103645110-3PaS。,1 石油的成分及性质,20,高分子化合物含量，则石油粘度。T、粘度；T、粘度高。P、粘度；P、粘度。溶解气量，粘度；石油的粘度在油田开采和集输方面(特别是稠油)很重要。如克拉玛依采用注蒸气法开采，还有一些油田注氮气开采。,1 石油的成分及性质,21,4凝固点 液态石油冷却到失去流动性的温度称凝固点。一般在-5632度。含蜡量，则凝固点，反之则低。凝固点高的石油容易使井底结蜡，给开采工作造成困难。在

10、开采和集输过程中要研究其凝固点，而采取升温办法解决结蜡现象。,1 石油的成分及性质,22,5、导电性 原油是一种非导体，其电阻率高达1091016m。可利用此性质，用电阻率曲线来判断油水层。6、热值 每千克可燃矿产燃烧时所产生的热量为热值。石油热值：41864605*104J（焦耳）。,1 石油的成分及性质,23,7溶解性 石油易溶于有机溶剂而难溶于水。根据石油在有机溶剂中的溶解性，有助于鉴定岩石中的石油含量及性质。石油在水中的溶解性：烃类：分子量溶解性；碳数相同的烃类比较：烷烃环烷烃芳香烃。,1 石油的成分及性质,24,8荧光性 石油及其大部分产品在紫外线照射下均具有发出特殊蓝光的现象，称为

11、荧光-荧光性。多环芳烃和非烃发光，而饱和烃不发光。轻质油荧光为浅蓝色，含胶质多石油呈绿色和黄色，含沥青质多的石油则为褐色荧光。非常灵敏：溶剂中含有十万分之一的石油或沥青物质就可发光。油气田勘探中荧光分析可鉴定岩样中是否含油，并大致确定组分。,1 石油的成分及性质,25,9、旋光性 当偏光通过石油时，偏光面会旋转一定角度，这个角度称为旋光角。能使偏光面发生旋转的特性，称为旋光性。原因：石油中的胆甾醇和植物性甾醇分子为不对称结构。胆甾醇存在于动物的胆汁、鱼肝油和蛋黄中。植物性甾醇存在于植物油和脂肪中。故石油的旋光性是石油有机成因的证据。,1 石油的成分及性质,26,27,1、烃类气体 甲烷为主，甲

12、烷比例高8090%以上，重烃次之。C2+（重烃气）5%称为湿气，微弱汽油味、火焰黄色、水中彩色油膜。多与石油伴生。C2+（重烃气）5%称干气，火焰兰色、水中无油膜。纯气藏。,一、天然气的成分,2天然气的成分及性质,2、非烃气体 N2、CO2、H2S、H2、CO、SO2及惰性(He、Ar)气体。有时还含少量有机硫、氧、氮化合物。非烃气在绝大多数气藏中为次要组成，但在个别情况下可以成为主要组成，形成N2、CO2、H2S气藏等。,28,2天然气的成分及性质,29,1、相对密度：标准状况下，单位体积天然气与同体积空气重量比。一般介于0.60.7之间；重烃含量、相对密度；分子量、相对密度。2、粘度：指流

13、体质点相对移动时所受到的内部阻力。它是对流体流动性能的度量。一般粘度在0：0.3110-3mPaS，20：1210-3mPaS。一般情况下(低压)：分子量、粘度；T、P、粘度。,二、天然气的物性,2天然气的成分及性质,30,3、临界温度和临界压力 单组分气体有一特定温度，高于此温度不管加多大压力都不能使该气体转化为液体，该温度称临界温度。在临界温度时使气体液化所需的最低压力称为临界压力。分子量临界温度临界压力 混合物按各成分体积百分比计算。,2天然气的成分及性质,31,4、蒸气压力：在一定温度下，气体液化时所需施加的压力。T、蒸气压力；分子量蒸气压力；,2天然气的成分及性质,32,5、溶解性

14、在一定条件下，气体在单位体积石油或水中溶解量称为溶解度。在石油中(油溶气)：重组分，溶解度；T或P，溶解性。在水中(水溶气)：烃类碳数越，溶解度；P，溶解性。在水中矿化度溶解度；6、热值 每立方米天然气燃烧时所发出的热量。天然气的热值变化很大，其中湿气热值可达83680kJ/m3，比石油和煤的热值都高。,2天然气的成分及性质,33,三、天然气分类,1、油田气：指与石油共存的天然气，属湿气；可形成气顶或与油藏共处于一个油气田中。2、气田气：基本上不与石油伴生，单独聚集成纯气藏的天然气。属干气。3、凝析气：当地下温度、压力超过临界条件时，液态烃逆蒸发而形成的气体。这种气体采出后，因为温度、压力降低

15、而逆凝结为轻质油，即凝析油(为汽油至煤油馏分)，其密度0.740.78g/cm3。凝析气藏埋深较大，在30004000米或更深。,2天然气的成分及性质,34,2天然气的成分及性质,3、凝析气：当地下温度、压力超过临界条件时，液态烃逆蒸发而形成的气体。这种气体采出后，因为温度、压力降低而逆凝结为轻质油，即凝析油(为汽油至煤油馏分)，其密度0.740.78g/cm3。凝析气藏埋深较大，在30004000米或更深。,35,4、水溶气：指溶解于水中的气体，其储量很大，但含气率低，一般仅0.1-2m3/m3。包括低压水溶气和高压地热型水溶气，很难单独开采，但可综合利用。5、煤层气：指煤层中的游离气和吸附

16、气。一般在0.1-20m3/t，主要成分为甲烷，可以回收利用。,2天然气的成分及性质,36,6、固态气体水合物 特定的压力和温度条件下，气体分子天然地被封闭在水分子的扩大晶格中，呈固态的结晶化合物，又称冰冻甲烷。存在于气温低的极地和冻土地带。特别是在气温低、水深大的高压低温的洋底沉积中。,2 天然气的成分及性质,37,7、页岩气 存在于致密泥页岩中的气体，是残留于源岩中的气体。,2 天然气的成分及性质,38,3 油田水的成分及性质,广义：油气田区域内的地下水，包括非油层水和油层水。狭义：油田范围内储集油气的地层中的地下水，即油层水。它与油气共存于岩石的孔隙中。油田水的分布十分广泛，石油的生成、

17、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。,油层水：边水和底水；非油层水：上层水、夹层水和下层水。,39,复习题,21、简述“石油、天然气、油田水”的概念、成分和物理性质?,40,油田水的来源：沉积水、渗入水、深成水。油田水的形成：混合水经一系列复杂物理、化学作用形成，并与油气相伴生。在大多数情况下，油田水的矿化度比沉积水高得多。这与蒸发岩被溶解或蒸发岩中沉积水的排出、进入有密切关系。,沉积水：沉积时充填在颗粒间的孔隙水，沉积物深埋成岩后水被保存在地层中(压释水)。渗入水：大气降水、地表水

18、沿储集层露头或断层、裂隙渗入到储集层中。深成水：来自地幔及地壳深处高温、高矿化度、饱含气体的地下水。,3 油田水的成分及性质,41,一、油田水的化学组成 1无机组成 包括离子和微量元素，含量多的有以下几种：阳离子K+、Na+、Ca2+、Mg2+；阴离子有Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-，还有碘(I)、溴(Br)、硼(B)、锶(Sr)等。2有机组分 有环烷酸、环烷酸盐、酚和苯等;3溶解的气体组分 O2、N2、CO2、CH4、He等。,3 油田水的成分及性质,42,3 油田水的成分及性质,43,二、油田水的矿化度 总矿化度：即水中各种离子、分子和化合物的总含量。以加热至105，蒸发后所剩

19、残渣质量或离子总量来表示，单位mg/L或g/L。海相油田水：5*1046*104mg/L以上；陆相油田水：5*1033*104mg/L。一般说，海相沉积油田水矿化度比陆相高。碳酸盐岩储层比碎屑岩储层高。保存条件好的储层比开启程度高的储层高。埋藏深的比埋藏浅的高。,3 油田水的成分及性质,44,1吸附水：在分子引力作用下，吸附在岩石颗粒表面，呈薄膜状的水，在地下的温度和压力条件下不能自由流动的水，亦称束缚水。2毛细管水：存在于毛细管孔隙和裂隙中的水，当外力超过毛细管阻力时，才能在孔隙中流动。3自由水：存在于超毛细管孔隙、裂缝或孔洞中的水，在重力作用下可以自由流动的水。,三、油田水产状,3油田水的

20、成分及性质,超毛细管孔隙：孔径0.5mm;毛细管孔隙:孔径0.50.0002mm;微毛细管孔隙:孔径0.0002mm；,45,四、油田水的物理性质 1、颜色及透明度：油田水因含杂质大多不透明，常带颜色，含H2S时是淡青色；含铁质胶状体时带淡红色、褐色或淡黄色。2、密度：一般1g/cm3，主要是油田水含盐份，且含盐越大，密度越大。3、粘度：一般比纯水高，且溶解的盐份越多，则粘度越高；温度越高，粘度越低。4、嗅觉和味觉：水中含石油时，具汽油或煤油味；含H2S时，具腐蛋味；溶解NaCl时，带咸味；含氯离子时，带苦味。5、温度：随着油层的埋深增加而增加。一般在20100度之间。6、导电性：纯水不导电，

21、但油田水导电，且离子越多，导电性越强。0.051欧姆*米。,3 油田水的成分及性质,46,五、油田水分类 从1911年美国帕勒梅尔(Palmer)提出第一个油田水分类开始,出现了多种油田水的分类方案,大都以Cl-、SO42-、HCO3-和Na+、Mg+、Ca2+含量及其组合关系为分类基础。在各种分类方案中，以苏林(BACy)的分类最为简明：,3 油田水的成分及性质,47,苏林分类：地层水的化学成分决定于一定的自然环境，不同环境形成不同的典型盐类，从一些盐类的组合可以反映水形成的地质环境。通过Na/Cl，(Na-Cl)/SO4和(Cl-Na)/Mg三个系数的计算，将天然水分为四类：,3 油田水的

22、成分及性质,苏林的天然水成因分类表,油田水的水化学类型以氯化钙型为主，其次重碳酸钠型，硫酸钠型和氯化镁型较为少见。,48,一般说Na2SO4、NaHCO3水型形成于大陆环境，MgCL2水型存在并形成于海洋环境，而CaCL2水型是地壳深部环境。油田水主要为CaCL2、NaHCO3，而Na2SO4、MgCL2少见。随着深度增加，由上到下水型依次为：Na2SO4型、NaHCO3型、MgCL2型、CaCL2型。,3 油田水的成分及性质,49,1、有机组分 构成石油的烃类和有机酸溶于水，水中含有机质是含油标志。2、微量元素 微量元素的异常，如溴、碘、硼、铵等。碘：油田水中碘含量101400mg/L，比海水高；溴：海相油田水中溴含量比陆相高几十倍；硼：油田水中硼含量明显高，10200mg/L；3、水型 高矿化度氯化钙型和碳酸氢钠型水与油气伴生，为油田水类型。,六、油田水在勘探开发中的作用-预测含油性,3 油田水的成分及性质,