第章油气水.ppt

* 第二章 油气藏中的流体 ——油、气、水的化学组成和物理性质 油气水在油气藏（岩石）中的分布 一．概念 石油的定义：“混合物” 成分：以烃类为主 + 数量不等的非烃化合物及微量元素 相态：以液态为主 ，可溶解大量天然气与固态物质 §1 石油(petroleum/crude oil) 二．元素组成 1．基本元素 石油没有确定的元素组成，但主要由5种元素组成，即C、H、O、S、N。 石油中的平均元素组成（%）为：C—84.5，H—13.0，O—0.5，S—1.5，N—0.5。 2．微量元素 石油中还有几十种微量元素，主要是金属元素（其中V和Ni的含量最高），仅占石油重量的万分之几，构成了石油的灰分。 C、H两元素在石油中占绝对优势，主要以烃类化合物的形式存在，构成了石油的主体。而O、S、N常存在于含杂原子的化合物中，主要是重馏分。 高硫原油和低硫原油（以S =1%为界） 3．同位素 原油中常见的稳定同位素有C（C12、C13）、H（H1、H2）、Ar（Ar40、Ar36）。 衡量其大小通常用比值和δ值（千分数）表示。δ值的定义是： δ值（‰）=（Rs/Rr - 1）×1000 式中Rs和Rr分别代表样品和相应标准的同位素比值（重/轻）。可看出，Rs越小，δ值越小。 关于稳定同位素的标准值，国际上通用氢为SMOW，碳用美国南卡州皮狄组美洲拟箭石（PDB）。 由图可知，不同地区、不同类型原油的同位素类型曲线间有着明显差别，能有效解决成油环境、油源对比及石油演化等方面的问题。 图2-1 原油碳同位素类型曲线(据廖永胜，1982（实线）；Stahl，1977（虚线）) Ⅰ-福山凹陷，Ⅱ-莺歌海西部凹陷,Ⅲ和Ⅳ-涠西南凹陷） 1-福25井E，2-莺9井N，3-湾2井E，4-湾9井Pz，5-莺2井E，6-湾5井N 三．化合物组成 组成石油的化合物有两类： （一）烃类化合物 1．烷烃 C4以下为气态，C5~C16为液态，C17以上为固态。 正烷烃分布曲线 奇碳优势 主峰碳 原 异戊间二烯型烷烃（姥鲛烷Pr、植烷Ph最丰富），一般认为由叶绿素的侧链——植醇演化而来。 2．环烷烃 石油中多为五员环和六员环。 应用：环己烷/环戊烷 ~ 生油温度 3．芳香烃 石油中有：苯、萘（二环）、菲和蒽（三环） 环烷芳烃以四环、五环最重要，多与甾、萜类 化合物有关，属生物成因标志物。 三种烃类在世界石油烃组成中所占的比例（%） 24 10～40 5～60 芳香烃 46 25～75 20～80 环烷烃 30 5～55 0～70 烷烃 平均含量 通常范围 范 围 烃类名称 （二）非烃化合物 这一部分化合物在石油的重质馏分中含量较高。 1．含氧化合物 有酸性和中性氧化物两类。前者称为石油酸，其中又以环烷酸最为重要，约占总酸的90%±，多集中于石油250 ~ 350℃的中间馏分内，多属一元酸类，常为环戊烷的衍生物，易形成各种盐类，由此可作为地下水找油的一种标志。 2．含硫化合物 有H2S、硫醇（RSH）、硫醚（RSR′）、噻吩等。 3．含氮化合物 可分两类： 碱性氮化物：多为砒啶、喹啉等 非碱性氮化物：主要是砒咯、卟啉等——动物血红素和植物叶绿素都属卟啉类化合物，且结构相同（见下图） 除上述已经分离和鉴定出的各种化合物外，石油中还有一定数量的、由多种元素（C、H、O、S、N等）组成的、结构极为复杂的高分子化合物，因受分离技术的限制，目前对其具体的结构特征尚不清楚，统称其为沥青质。 石油的馏分 石油的馏分是根据组成石油的化合物具有不同沸点的特性，加热蒸馏，将原油分割成不同沸点范围（馏程）的若干部分，每一部分就是一个馏分。原油的炼制工艺即利用了这一原理。不同馏分的名称及温度范围见下表。 ＞500 360-500 320-360 260-320 190-260 35-190 ＜35 温度（℃） 渣油 润滑油 重瓦斯油 柴油 煤油 汽油 石油气 馏分种类 重馏分 中馏分 轻馏分 石油的组分 利用不同成分化合物对有机溶剂和吸附剂具有的选择性溶解和吸附性能，通过在一定程序下选用不同有机溶剂和吸附剂，从而将石油分成饱和烃、芳烃、胶质和沥青质等4种成分。 考虑到轻馏分具有较强的挥发性，在储存、运输过程中容易造成误差，故在对石油组分进行地球化学分析时，常先对石油进行蒸馏，一律去掉低于210℃的馏分，仅保留大于210℃的馏分进行分离。具体的分析流程见下图。 四．物理性质 1．颜色：浅（淡黄色）——深（黑色） 2．相对密度（比重）：在1atm（101325Pa）压力下，单位体