石油地质学课件

水面 油污
旋光性：是天然石油的一种重要特性。当偏 光通过石油时，偏光面会旋转一定角度，这 个角度叫旋光角。
引起石油旋光性的原因，在于其有机化合物分子结构中具有不对 称的碳原子，如甾醇。石油的旋光性可用旋光仪来测定。它有随含油 地层年代的增长而减小的趋势 。
溶解性：石油是各种碳氢化合物的混合物。 由于烃类难溶于水。
石油尽管难溶于水，但却易溶于许多有机溶剂，例如氯仿、四氯 化碳、苯、石油醚、醇等等。
天然气 广义的天然气是指自然界中天然存
在的所有气体。我们研究的主要是 沉积圈中以烃类为主的天然气。
1.天然气的产出类型 按天然气的成因可分为有机成因气 和 无机成因气 依天然气分布特征可分为聚集型 和 分散型 ； 2.天然气的化学组成 3.天然气的物理性质
3、腐殖酸：存在于有机质转化的早期。C,H,O,N 4、殘留物质 干酪根
第一章 石油沥青类的成份和性质
第一节 份 第二节 第三节
石油沥青类的概念和组 石油的成份和性质 天然气的成份和性质
第四节
固体沥青的成份和性质
第二节
石油的成份和性质
石油的概念 石油：以液态形式存在于地下岩石孔隙中 的可燃有机矿产。成分上以烃类为主，并含有 非烃化合物及多种微量元素；相态上以液态为 主，并溶有大量烃气和少量非烃气以及固态物 质。 石油没有固定的化学成分和元素含量，但 元素含量有一定的范围。
聚集型天然气
分散型天然气
天然气的化学组成
元素的构成： C、H (99.9%)。另 有少氮、氧、硫及其它微量元素。 化合物组成：以甲烷（CH4）为主， 次为乙烷（C2H6）、丙烷 （C3H8）、丁烷（C4H10）。含 有数量不等的N2 、CO2、H2S 及 其它惰性气体。 根据甲烷的含量天然气可分为干气 （>95%）和湿气（<95%）。
氢
碳
碳 氢 氧 硫 氮
石油的元素组成
硫是一种有害元素。一般小于1%，平
均0.65%；对石油管具有强的腐蚀作
用，另外硫化氢气体有剧毒，对石油
开发十分不利。含硫量小于1%的为低
硫原油,含硫量大于1%的为高硫原油。
硫在油田发中是有害的元素
2003年重庆天然气井喷 事故造成重大损失
轮南油田的油管客被 腐蚀情况
第一章 石油沥青类的成份和性质
第一节 份 第二节 第三节
石油沥青类的概念和组 石油的成份和性质 天然气的成份和性质
第四节
固体沥青的成份和性质
第一节
石油沥青类的概念和组份
一、概念：天然气、石油及其固态衍生 物，统称为石油沥青类。 石油沥青类、煤类、油页岩，一 部分硫，都是自然界常见的可燃矿产， 因它们由古生物演变而来，故统称为可 燃有机矿产。
塔里木重 质油采油 方法
石油的比重与颜色有一定关系，一般淡 色石油的比重小，深色石油的比重大。但 是，归根到底，石油的比重决定于其化学 组成：胶质、沥青质的含量，石油组分的 分子量，以及溶解气的数量。
粘度
石油粘度是指石油流动时分子之间运动的内 摩擦力所产生的阻力，它表示石油流动的难 易程度，石油粘度越大就越不易流动。粘度 单位常为帕斯卡秒（Pa· s）或毫帕斯卡秒 （mPa· s）。
第二节 石油的成份和性质 一个油气藏中的流体按重力分异，气居顶 部，油居中，水在下面。三者共存于储集层 的孔隙系统中。
石油 天然气
油田水 稳定同位素
石油
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 可分为元素组成 、馏分组成 、组分组成 和
1、气体低于泡点压力条 件下，随压力增加而增 加 ，高于泡点压力时， 气体溶解度不变。 2、天然色中的重烃含量 愈高，溶解度应愈大， 丙烷的溶解度比乙烷大 得多。
3、 低碳数烃含量高的 轻质原油比重质原油的 溶解度要高得多。
蒸气压力：将
气体液化时所需 施加的压力，称 为该气体的饱和 蒸气压力。
蒸气压力随温度升高而增大。 在同一温度下，碳氢化合物的分子量越小其蒸
气压力越大，这也是甲烷等轻质碳氢化合物含量在天 然气中较高的原因。
泡点线
表示气体已 达饱和，低 于这个该压 力，气体将 开始从液体 中逸出
油藏区 （含溶解气）
凝 析 气 藏 区
气液两相共存的 最高凝析压力
组
成
石油气 汽油 常 煤油
压 加 石油 200 ℃ 热 360℃ 炉 塔 重油
柴油 加 热 炉 减 压 塔 渣油 润滑油
原油
蒸馏
轻馏分
气相色谱 可溶的
＞210℃馏分
用正己烷溶解气
相色谱
不可溶的
烃类+胶质
柱色层法 用正己烷或 用苯冲洗 石油醚冲洗 用酒精-苯冲洗
沥青质
元素分析 红外光谱 核磁共振
饱和烃
在相同的条件下，天然气在石油中的溶解度远大于在水中的溶解度。当 天然气重烃增多(丙烷的溶解性远大于乙烷，重烃含量多时溶解度高)， 或者石油中的轻馏份较多时（低碳数烃含量多时，天然气易溶解）， 都可增加天然气在石油中的溶解度。
天然气在水中
的溶解度与与
压力成正比
天然气在水中 的溶解远远小 于在石油中的 溶解度
组 成
天然气分类
有机成因气体：如石油气、煤成气和菌 解气等，是有机质在温度、压力、生物以及 无机催化剂等综合作用下演化而成的天然气， 其成份以烃类为主。 无机成因气体：是地壳深部高温下围岩分 解，主要与岩浆岩、变质岩、火山作用有关 的气体。
生物气与热成因气的主要区别
是它富含甲烷，且甲烷的碳同位素 很轻。
多环
稀类化合物很相似，被作为有机 成因的主要证据之一。
塔中45井 5293.6m 伽玛蜡 烷
塔中111井 4489.7m
塔中11井 25-降藿 烷 4418.4m
多环环烷烃与四环的甾族化合物和五环的三萜稀类 化合物很相似，被作为有机成因的主要证据之一。
芳香烃（15%）
单环
在石油的低沸点馏分中，芳香 烃含量较少，且多为单环芳香 烃，如苯、甲苯和二甲苯。随 沸点升高，芳香烃含量亦增多， 除单环芳香烃外，出现双环芳 香烃，如联苯。在重质馏分中 还可能出现稠环芳香烃，如萘 和菲，蒽的含量较少。
过成 熟 成熟 原油 未成 熟
23
正常原油
15
30
异构烷烃（20%） 结构
环烷烃（20%）
单双环 CnH2n
CnH2n-2
1. 2. 3. 一般，单、双环占环烷烃的 50—55%； 三环占环烷烃的20%； 四、五环占环烷烃的25%。
三环
CnH2n-4
4.
原油中大于四环的环烷烃一般
具有很高的旋光性，所以没成熟 的原油旋光性高。多环环烷烃与 四环的甾族化合物和五环的三萜
石油的元素组成 微量 元素
已发现的33种微量元素。他 们是
铁、钙、镁、硅、铝、钒、镍、 铜、锑、锰、锶、钡、硼、钴、 锌、钼、铅、锡、钠、钾、磷、 锂、氯、铋、铍、锗、银、砷、 镓、金、钛、铬、镉。
石油的
馏分
是利用组成石油的化合物具有不同沸点 的特性，加热蒸馏，将石油切割成不同 沸点范围（即馏程）的若干部分，每一 部分就是一个馏分
组成
化合物组成 ，三者有相互关系 ； 依据石油
中各种结构类型化合物的含量，可对石油进 行分类 ；不同环境下生成的石油，比如海陆 相石油的特征有明显的区别 ；石油没有固 定的成分，因此石油没有确定的物理参数，
石油的物理性质 取决于它的化学组成。
石油的元素组成
主要元素 碳（84%）、氢（13%）、氧、氮、 硫
天然气的物理性质
比重
在标准状态下，单位体积天然气与同体积空气的重量比，即天然气的比
重。一般为0.65—0.75，高者可达1.5，湿气的比重大于干气。
0.09mpa.s）。
粘度 天然气的粘度随分子量增加而减小，随温度、压力增大而增大（0.001—
蒸气 气体液化时所需施加的压力称蒸气压力。蒸汽压力随温度升高而增大。 在同一温度条件下碳氢化合物的分子量越小，则其蒸气压力越大。 压力 溶解 性
绪论 第一章 石油沥青类的成份和性质 第二章 石油和天然气的成因 第三章 储集层和盖层 第四章 石油和天然气运移 第五章 油气藏的形成基本条件 第六章 构造圈闭与构造油气藏 第七章 地层圈闭与地层油气藏 第八章 温度、压力与油气藏形成的关系 第九章 油气田及类型 第十章 地壳上油气聚集的分布规律 第十一章 石油和天然气的资源评价
按物理性质对原油进行分类
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气相色谱 色谱-质谱
芳烃
色谱 色谱-质谱
非烃
元素分析 红外光谱 核磁共振
图1-10
原油组成分析流程图(据陈荣书，1994，有改动
石油的
组分
利用石油在不同的有机溶剂中的溶解、 吸附情况，选用不同的有机溶剂和吸附 剂将石油分成不同的部分，以便进一步 研究。
组
成
石油的化合物组成
正构烃
多环
多环
非烃化合物
含硫化合物
石油中硫 来自有机 物的蛋白 质和围岩
的含硫矿
物石膏等
非烃化合物
含氧化合物
环烷酸（常为 环戊烷酸）占 酸性物质90% 以上，易与碱 金属作用生成 环烷酸盐，极 易溶于水，因 此，油田水中 环烷酸可作为 一种含油气性 直接标志。