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石油的一般性状及其化学组成一、石油的一般性状石油（或称原油）通常是黑色、褐色或黄色的流动或半流动的粘稠液体，相对密度一般介于0.80～0.98之间。
世界各地所产的石油在性质上都有不同程度的差异。
表1-1为我国主要原油的一般性质，表1-2为国外部分原油的一般性质。
与国外原油相比，我国主要油区原油的凝点及蜡含量较高、庚烷沥青质含量较低、相对密度大多在0.85～0.95之间，属偏重的常规原油。
表1-1 我国主要原油的一般性质除了上述类型原油外，近年来国内外相继对蕴藏量很丰富的重质原油（或称稠油）进行开采。
表1-2所列为国外几种重质原油的一般性质，这类原油的相对密度一般大于0.93，而且粘度较高。
表1-2 国外部分原油的一般性质二、石油的元素组成石油基本上由五种元素即碳、氢、硫、氮、氧所组成。
原油中碳的质量分数一般为83.0％～87.0％，氢的质量分数为11.0％～14.0％，硫的质量分数为0.05％～8.00％，氮的质量分数为0.02％～2.00％，氧的质量分数为0.05％～2.00％。
三、石油的族组成从化学组成来看，石油中主要含有烃类和非烃类这两大类。
石油中烃类主要是由烷烃、环烷烃和芳香烃以及在分子中兼有这三类烃结构的混合烃构成。
1、石油的烃组成石油是化学组成非常复杂的液体混合物，它的主要成分是碳氢化合物，碳和氢元素在石油中占到96~99%。
碳氢化合物就是我们常说的“烃”，其汉语发音取“碳”的声母“T”，“氢”的韵母组成“ing”，其英语单词也是氢（Hydrogen）和碳Carbon的组合Hydrocarbon。
认识“烃”，学习石油的烃组成是掌握炼油知识的基础。
按族组成分类可以分为烷烃、环烷烃、芳香烃、烯烃与二烯烃，烯烃与二烯烃一般是在二次加工如催化裂化过程中产生的。
烷烃中由1个碳和4个氢组成的是甲烷，它是天然气的主要成分，也是“炼厂干气”的主要成分；3个碳的是丙烷，4个碳的是丁烷，丙丁烷就是罐装气体打火机燃料和民用液化气的主要成分。
《石油地质学》复习题一、名词解释1.石油:(又称原油)(crude oil)：一种存在于地下岩石孔隙介质中的由各种碳氢化合物与杂质组成的，呈液态和稠态的油脂状天然可燃有机矿产。
2.石油的灰分：石油的元素组成除了碳、氢、氧、氮、硫以外，还含有几十种微量元素，石油中的微量元素就构成了石油的灰分。
3.石油的比重：是指一个大气压下，20℃石油与4℃纯水单位体积的重量比，用d420表示。
4.石油的荧光性：石油在紫外光照射下可产生延缓时间不足10-7秒的发光现象，称为荧光性。
5.天然气：广义上指岩石圈中存在的一切天然生成的气体。
石油地质学中研究的主要是沉积圈中以烃类为主的天然气。
6.凝析气（凝析油）：当地下温度、压力超过临界条件后，由液态烃逆蒸发而形成的气体。
开采出来后，由于地表压力、温度较低，按照逆凝结规律而逆凝结为轻质油即凝析油。
7.固态气水合物：是在冰点附近的特殊温度和压力条件下由天然气分子和水分子结合而成的固态结晶化合物。
8.油田水：是指油田范围内直接与油层连通的地下水，即油层水。
9.油田水矿化度:即水中各种离子、分子和化合物的总含量，以水加热至105℃蒸发后所剩残渣重量或离子总量来表示，单位ml/l、g/l或ppm。
10.沉积有机质：通过沉积作用进入沉积物中并被埋藏下来的那部分有机质称为沉积有机质。
11.干酪根：为沉积岩中所有不溶于非氧化的酸、碱和非极性有机溶剂的分散有机质。
12.成油门限（门限温度、门限深度）：有机质随着埋藏深度的增加，温度升高，当温度和深度达到一定数值，有机质才开始大量转化为石油，这个界限称成油门限。
（门限温度：随着埋藏深度的增加，当温度升高到一定数值，有机质开始大量转化为石油，这个温度界限称门限温度。
门限深度：与门限温度相对应的深度称门限深度。
）13.生油窗：在热催化作用下，有机质能够大量转化为石油和湿气，成为主要的成油时期，称为生油窗。
14．煤型气：腐殖质有机质进入成熟阶段以后所形成的天然气。
第一章石油的组成和性质第一节石油的化学组成一、石油的一般性质石油是从地层深处开采出来的可燃性粘稠液体矿物，常与天然气并存。
从油田开采出来的未经加工的及经过初步处理的石油统称为原油；经过炼油厂炼制后所获得的各种产品则叫石油产品。
石油是多种碳氢化合物的混合物，外观是一种流动或半流动的粘稠液体。
石油因其产地不同，性质上都有不同程度的差异。
从颜色上看，天然石油绝大多数都是黑色的，但也有暗黑、暗绿、暗褐的，而且有些石油是呈赤褐、浅黄乃至无色的。
如我国四川盆地开采出来的原油是黄绿色的，玉门原油是黑褐色的，大庆原油则是黑色的。
石油具有不同的颜色，是因为它们所含的胶质和沥青质的数量不同。
胶质和沥青质含量越多，石油颜色就越深。
绝大多数石油的相对密度介于0.8～0.98之间，但也有例外，如伊朗某石油相对密度高达 1.06，美国加里福利亚州石油相对密度却低到0.707。
石油的相对密度取决于石油中含有重质馏分、胶质、沥青质的多少。
石油中重质馏分、胶质和沥青质多，则石油的相对密度就大，反之相对密度就小。
由于石油里面含有不同数量的硫化物，因此石油都有不同程度的气味。
在常温下，大多数石油是可以流动的液体，但也有的是固体或半固体。
石油的流动性主要取决于石油中含蜡量的多少。
含蜡量少的，常温下呈液体状态，能流动；含蜡量高的，常温下呈固体或半固体。
我国石油一般含蜡量比较高，有的高达30%。
二、石油的化学组成石油的化学组成十分复杂，不同产地甚至同一产地而不同油井的原油，在组成成分上也有一定差异。
1．石油的元素组成组成石油的主要元素是碳和氢，其中碳、氢两种元素占元素总量的96～99%。
此外，石油中还含硫、氮、氧等元素，在石油中的总含量一般在1～4%，但也有个别石油中含量较高。
如墨西哥石油仅硫元素含量就可高达 3.5～5.3%。
大多数石油含氮量甚少，约千分之几到万分之几，但也有个别石油，如阿尔及利亚及美国加里福利亚州石油含氮量达1.4～2.2%。
第一章石油及其产品的化学组成和物理性质原油是从地下开采出来的、未经加工的石油。
原油经炼制加工后得到各种燃料油、润滑油、蜡、沥青、石油焦等石油产品。
了解石油及其产品的化学组成和物理性质，对于原油加工、产品使用以及石油的综合利用等有重要意义。
第一节石油的化学组成一、石油的外观性质石油通常是一种流动或半流动状的粘稠液体。
世界各地所产的石油在外观性质上有不同程度的差别。
从颜色看，大部分石油是黑色，也有暗绿或暗褐色，少数显赤褐、浅黄色，甚至无色。
相对密度一般都小于1，绝大多数石油的相对密度在0.80～0.98之间，但也有个别的高达1.02和低到0.71。
我国主要油田的原油相对密度都在0.85以上。
不同石油的流动性差别也很大，有的石油其50℃运动粘度为1.46毫米2/秒，有的却高达20000毫米2/秒。
许多石油都有程度不同的臭味，这是因为含有硫化物的缘故。
石油外观性质的差异反映了其化学组成的不同。
二、石油的元素组成石油主要由碳（C）和氢（H）两种元素组成，其中碳含量为83～87%，氢含量为11～14%，两者合计为95～99%，由碳和氢两种元素组成的碳氢化合物称为烃，在石油炼制过程中它们是加工和利用的主要对象。
此外，石油中还含有硫(S)、氮(N)、氧(O)。
这些非碳氢元素含量一般为1～4%。
但也有个别例外，如国外某原油含硫高达5.5%，某原油含氮量为1.4～2.2%。
虽然石油中非碳氢元素的含量很少，但是它们对石油的性质、石油加工过程以及产品的使用性能有很大的影响。
石油中除含有碳、氢、硫、氮、氧五种元素外，还有微量的金属元素和其它非金属元素，如钒、镍、铁、铜、砷、氯、磷、硅等，它们的含量非常少，常以百万分之几计(ppm)。
以上各种元素并非以单质出现，而是相互以不同形式结合成烃类和非烃类化合物存在于石油中。
所以，石油的组成是极为复杂的。
三、石油的烃类组成石油主要是由各种不同的烃类组成的。
石油中究竟有多少种烃，至今尚无法说明。
石油及其产品的物理性质石油及其产品的物理性质是评定石油加工性能及油品使用质量的重要指标，同时也是设计炼油设备和装置的必要依据。
一、蒸汽压蒸气压是在某一温度下一种物质的液相与其上方的气相呈平衡状态时的压力，也称饱和蒸气压。
蒸气压表示该液体在一定温度下的蒸发和气化的能力，蒸气压愈高的液体愈易于气化。
蒸气压是石油加工设备设计的重要基础物性数据，也是某些轻质油品的质量指标。
1、纯烃的蒸气压对于同一族烃类，在同一温度下，相对分子质量较大的烃类的蒸气压较小。
就某一种纯烃而言，其蒸气压是随温度的升高而增大的。
2、烃类混合物及石油馏分的蒸气压与纯烃不同，烃类混合物的蒸气压不仅取决于温度，同时也取决于其组成。
在一定的温度下，只有其气相、液相或整体组成一定，其蒸气压才是定值。
二、平均沸点在求定石油馏分的各种物理参数时，为简化起见，常用平均沸点来表征其气化性能。
石油馏分的平均沸点的定义有下列五种：①体积平均沸点tV（℃）；②质量平均沸点tW（℃）；③实分子平均沸点tm（℃）；④立方平均沸点tcu（K）；⑤中平均沸点tMe（℃）；这五种平均沸点中，仅有体积平均沸点可由石油馏分的馏程测定数据直接算得，其他几种平均沸点可借助体积平均沸点与蒸馏曲线斜率查表算出。
三、密度1、密度和相对密度原油及油品的密度和相对密度在生产和储运中有着重要意义，在原料及产品的计量以及炼油装置的设计等方面都是必不可少的。
2、石油及油品的密度、相对密度密度是物质的质量与其体积的比值，其单位为g/cm3或kg/m3。
由于油品的体积随温度的升高而膨胀，而密度则随之变小，所以，密度还应标明温度。
例如，油品在t℃的密度用ρt来表示。
我国规定油品在20℃时的密度为其标准密度，表示为ρ20。
物质的相对密度是其密度与规定温度下水的密度之比。
因为水在4℃时的密度等于1.0000 g/cm3，所以通常以4℃水为基准，将温度t℃的油品密度对4℃时的水的密度之比称为相对密度。
石油的物理性质随其化学组成的不同而有明显的差异。
不同性质的石油，对开发、集输、贮存、加工影响较大，因此其经济评价也各不相同。
1）石油的颜色颜色与原油中含有的胶质、沥青质数量的多少有密切关系。
深色原油密度大、粘度高。
液性明显的原油多呈淡色，甚至无色；粘性感强的原油，大多色暗，从深棕、墨绿到黑色。
我国玉门、大庆等油田的原油多呈黑褐色；新疆克拉玛依油田原油呈茶褐色；青海柴达木盆地的原油多呈淡黄色；四川、塔里木、东海等盆地的一些凝析气田所产凝析油从浅黄色到无色。
2）石油的臭味是由于原油中所含的不同挥发组分而引起。
芳香属组分含量高的原油具有一种醚臭味。
含有硫化物较高的原油则散发着强烈刺鼻的臭味。
由于含硫化物较高，因此这类原油在加工时，需要增加专门的处理装置而要投入更多的资金。
我国主要油田的含硫量较之中东地区原油的含硫量（高于2%）低得多，大庆油田原油含硫量不到1‰，胜利油田原油含硫量也多不超过1%。
3）石油的密度指在地面标准条件下，脱气原油单位体积的质量。
以吨每立方米(t/m3）或克每立方厘米（g/cm3）表示。
石油相对密度（以往文献曾以比重表示）是15.5℃或20℃时原油密度与4℃时水的密度的比值。
国际上常用API度作为决定油价的标准。
API度与相对密度的相关关系式为：API度（15.5℃）=(141.5/相对密度)-131.5，API度大，相对密度小。
水的API度为10。
密度大小与石油的化学组成、所含杂质数量有关。
胶质、沥青质含量高,密度大,颜色深；低分子量烃含量高,密度小。
不同
地区、不同地层所产原油密度有较大的差别。
原油按其密度可分为四类:轻质原油（密度＜0.87g/cm3）,中质原油（≥0.87～0.92g/cm3），重质原油（≥0.92～1.0g/cm3）,超重质原油（≥1.0g/cm3）。
我国生产的原油密度变化也较大，大庆（多在0.8601g/cm3）、长庆（0.8437g/cm3)、青海尕斯库勒（0.8388g/cm3）等地区所产原油多属轻质原油;胜利（多数在0.8873g/cm3左右）、辽河（0.8818g/cm3）等地区所产原油多属中质原油;胜利孤岛（0.9472g/cm3）、大港羊三木（0.9492g/cm3）、辽河高升（0.9609g/cm3）、新疆乌尔禾（0.9609g/cm3）等油田所产原油则属重质原油。
4）石油的粘度指液体质点间移动的摩擦力，以m Pa·s表示。
粘度大小决定着石油在地下、在管道中的流动性能。
一般与原油的化学组成、温度和压力的变化有密切关系。
通常原油中含烷烃多、颜色浅、温度高、气溶量大时，粘度变小。
而压力增大粘度也随之变大。
地下原油粘度比地面的原油粘度小。
根据粘度大小,将原油划分为常规油（＜100mPa·s）,稠油（≥100～＜10 000mPa·s）,特稠油（≥10 000～50 000mPa·s）和超特稠油或称沥青（＞50 000mPa·s）四类。
由于测定绝对粘度较烦杂,在研究中常用恩氏粘度计测定相对粘度。
相对粘度指液体的绝对粘度与同温条件下水的绝对粘度比。
我国原油粘度变化范围较大。
大庆白垩系原油（50℃）粘度在19～22mPa·s，任丘震旦亚界原油（50℃）为53～84mPa·s,胜利孤岛原油（50℃）为103～6451mPa·s 。
5）石油的荧光反应石油在紫外光照射下受激发发光，并在照射后所发光立即消失的这种荧光反应特性，普遍被用于野外工作时作为判断岩石中是否含有石油显示的重要标志。
按发光颜色的不同以及分布的情况，大体可推测所显示的石油组分及其百分含量。
一般油质呈天蓝色，胶质呈黄绿色，沥青质呈棕褐色。
6）石油的旋光性石油在偏光下，具有把偏光面向右旋转的特性。
偏转度一般小于1°。
旋光性是有机质所特有的一种性质，而且当加温至300℃时即消失。
因此，在研究石油生成时，常以这种旋光性和在石油中发现的素（由动植物色素如叶绿素或血红素变化而成，并在温度超过200℃时被破坏)的存在作为石油有机成因的依据。
7）石油的溶解性石油不溶于水，但可溶于有机溶剂，如苯、香精、醚、三氯甲烷、硫化碳、四氯化碳等，也能局部溶解于酒精之中。
原油又能溶解气体烃和固体烃化物以及脂膏-树脂、硫和碘等。
8）石油的凝固点与含蜡量凝固点系指原油从流动的液态变为不能流动的固态时的温度。
这对不同温度尤其在低温地区考虑贮运条件时是非常重要的指标。
根据凝固点高低,石油可分为高凝油（≥40℃）、常规油（≥-10～＜40℃）、低凝油（＜-10℃）三类。
我国多数油田所产原油的
凝固点，在15～30℃之间。
石油含蜡量系指原油中含石蜡的百分数。
石蜡在其熔点温度（37～76℃）时溶于石油中，一旦低于熔点温度，原油中就出现石蜡结晶。
我国主要油田所产原油的含蜡量较高，大约在20%～30%
之间。
大庆萨尔图油田含量多在22.6%～24.1%，河南魏岗油田为42%～52%，江汉王场油田为2.8%～11.4%，克拉玛依油田仅7%左右。
含蜡量高的原油凝固点也高。
一般含蜡量高于15％的原油被公认为高蜡原油，本文将含蜡量为5％—15％的原油作为中蜡原油，<5％作为低蜡原油。
9）石油的燃烧特性石油和成品油可燃程度随温度而异，表现在闪点、燃点和自燃点的差异。
“闪点”指石油在容器内受热，容器口遇火则发生闪火但随之又熄灭时的温度。
“燃点”指受热继续升高，遇火不但出现闪火而且引起了燃烧的温度。
“自燃点”指原油在受热已达到相当高的温度，即便不接触火种也出现自燃现象的温度。
石油是由具不同沸点的烃化合物组成的混合物，与水（沸点为100℃）不同，没有固定的沸点。
其闪点随具不同沸点化合物的含量比例不同而各有差异。
沸点越高，闪点也高。
如石油产品中煤油闪点在40℃以上，柴油在50～65℃之间，重油在80～120℃，润滑油要达到300℃左右。
自燃点却相反，沸点高的成品油，自燃点降低，如汽油自燃点为415～530℃，裂化残渣油自燃点约270℃，石油沥青则降至230～240℃。
石油作为一种混合物，其闪点在－20～100℃之间，而自燃点则为380～530℃之间。
10）石油的馏分组成由于石油是由具不同沸点的烃化合物混合而成，因此通过控制不同的温度而可分别获得不同的石油产品。
石油工业新技术与标准规范手册SHIYOUGONGYEXINJISHUYUBIAOZHUNGUIFANSHOUCE ———油气分析测试化验新技术及标准规范YOUQIFENXICESHIHUAYANXINJISHUJIBIAOZHUNGUIFAN
胡盛忠主编
哈尔滨地图出版社
哈尔滨
第一篇
原油评价与组成分析
第一章原油评价
第一节原油分类
原油虽然组成复杂,但从化学组成和物理性质上看,有些产地不同的原油,其性质
和组成都相似,它们的输送方式及所遇到的问题亦类同,可以预测它们有相同的加工方
案和产品性质.如果对原油进行科学的分类,把同类型的原油用类似的方法处理,这对
其输送,储存,加工,商品贸易都是十分必要的.通常原油按工业的,地质
的,物理的
和化学的观点来分类.现将广泛采用的工业分类法和化学分类法介绍如下:
一,工业分类法
世界各国都按本国原油或本国加工的原油的性质不同,规定其分类的指标,通常有
下列几种.
1.按相对密度分类原油的相对密度与其组成和馏分轻重有关,因而按相对密度
分类是一个最简单实用的方法.其分类标准见表1-1-1.
表1-1-1 密度分类指标
原油种类相对密度d204
轻质原油0.9636
按相对密度分类在一法程度反映原油的特性.轻质原油一般含汽,煤,柴等轻质馏
分多;硫,氮,胶质等含量少.例如青海冷湖原油就属于此类原油.有的轻质原油,其
轻组分含量虽然不高,但烷烃含量较高,则相对密度亦较小.例如大庆原油.重质原油
则含轻馏分少,含蜡少,而非烃化合物和胶质,沥青质较多.又例如孤岛原油.轻质原
—3—
第一章原油评价
油大体上是地质年代古老的原油,其馏分油性质较安定,经济价值较高.而重质原油一
般是地质年代较年轻的原油,它们的馏分油安定性较差,需要采用较复杂的加工过程.
2.按硫(或氮)含量分类其分类标准见表1-1-2和表1-1-
3.含硫,氮量高的原油,其加工产品安定性差.所以硫,氮含量越少,质量越好.世界原油总产量中含
硫原油和高硫原油约占75%.与国外原油相比,我国现有油田中以低硫和高氮原油居
多.其中大庆,克拉玛依,冷湖,大港,任丘,南阳等属低硫原油;而胜利,孤岛,任
丘,江汉等属高氮原油.
表1-1-2 含硫量分类指标
原油种类硫含量m%
低硫原油2.0
表1-1-3 含氮量分类指标
原油种类氮含量m%
低氮原油0.25
3.按含蜡量分类分类标准见表1-1-
4.我国原油一般凝固点较高,以高蜡原油
居多.只有个别的为含蜡或低蜡原油.例如孤岛原油属含蜡原油;克拉
玛依原油属于低
蜡原油.
表1-1-4 含蜡量分类指标原油种类蜡含量%
低蜡原油0.5～2.5
含蜡原油 2.5～10
高蜡原油>10。
