油层物理1-1 第节 石油的组成与性质.ppt

第一章 油层流体的物理性质 The Physical Properties of Reservoir Fluids 储层流体(reservoir fluids): 是指储存于地下储层中的石油(Crude oil or oil )、 天然气(Natural gas) 地层水(Formation water or oilfield water)。 储层流体的特点： (1)处于高温、高压状态 (2)地层油中溶解有大量的天然气 (3)地层水中溶解有大量的盐类物质 第一节 石油的组成与性质 石油与天然气从化学组成上讲为同一类物质。现已确定石油中烃类主要是由烷烃、环烷烃和芳香烃这三种饱和烃类构成。原油中一般未发现非饱和烃类，如烯烃、炔烃。烷烃又称石蜡族烃，其化学通式为CnH2n+2。 烷烃由于其分子量大小不同，存在的形态也不同。 在常温常压下，C1～C4为气态，它们是构成天然气的主要成分； C5～C16是液态，它们是石油的主要成份； 而C17以上的烷烃为固态，即所谓石蜡。石油中固态烃能以溶解或结晶状态存在于石油中。因此，石油与天然气在化学结构上说均为烃类，只是分子量不同而已。 第一节 石油的组成与性质 一、石油的组成 石油中主要含碳、氢元素，也含有硫、氮、氧元素以及一些微量元素。 表l—1是国内外一些原油的碳、氢元素含量。 一、石油的组成 一、石油的组成 从化学组成来看: 石油可分为两大类，即烃类和非烃类。烃类和非烃类的相对含量，因石油的产地不同，差别也很大。有的石油(轻质石油)，烃类含量可达90％以上，但有的石油(重质石油)烃类含量甚至低到50％左右。 1.1 石油中烃类化合物 1、石油中的烷烃 在石油中带有直链或支链，但没有任何环结构的饱和烃，称之为烷烃（或链烃）。烷烃的化学性质很不活泼，在一般条件下不易发生反应。但在加热或催化剂以及光化学作用下，烷烃能起各种反应，例如卤化、磺化、氧化以及裂化等反应。 1.1 石油中烃类化合物 2、石油中环烷烃 环烷烃是环状的饱和烃，其性质也比较稳定，并且是石油主要的组成之一。有机化学家曾经合成各种碳数的环烷烃。但是，在石油中大量存在的却只有含五碳环的环戊烷系和六碳环的环己烷系。 3、石油中的芳香烃 苯系芳香烃在石油中普遍存在，根据资料介绍，曾从美国产石油中分离出带有不同碳数烷基侧链的苯同系物40余种，侧链可以是烷基的，也可以是环烷基的。 我国大庆、胜利、任丘、新疆等地原油的汽油馏分中(l60℃)，已定量测定的—百多种单体烃，其中苯系芳香烃约有10余种。 一、石油的组成 1.2 石油中的非烃类化合物 构成石油的主要是烃类，而硫、氮、氧这些元素则以各种含硫、含氧、含氮的烃类化合物的形态以及兼含有硫、氮、氧的胶状、沥青状物质的形态存在于石油中，因为已不是纯粹的碳氢化合物，所以被统称非纯烃类化合物，俗称非烃类。显然，它们都是极性物质。 1、含氧化合物：环烷酸、苯酚和脂肪酸等； 2、含硫化合物：硫化氢、硫醇、硫醚和噻吩等，此外石油中还含有元素硫。 3、含氮化合物：吡咯、吡啶、喹琳、吲哚和咔唑等杂环化合物。 4、胶质和沥青质：石油中的胶质-沥青质亦属于非烃化合物，它们多是高分子杂环的氧、硫、氮化合物，具有较高的或中等的界面活性，它们对石油的许多性质，诸如颜色、比重、粘度和界面张力等都有较大的影响，了解这类化合物的性质对提高原油采收率尤为重要。 一、石油的组成 1.3石油的分子量、含蜡量及胶质沥青质含量 1、石油的分子量：原油中最小的分子是分子量为16的甲烷。最大的分子是沥青质，其分子量可达几千。 2、含蜡量：含蜡量是指在常温常压条件下原油中所含石蜡和地蜡的百分比。 3、胶质含量：胶质是指原油中分子量较大(约300~1000)的、含有氧、氮、硫等元素的多环芳香烃化合物，通常呈半固态分散状溶解于原油中。 4、沥青质含量：沥青质是一种高分子量(1000以上)、具有多环结构的、呈黑色固态的烃类化合物。 5、含硫量：指原油中所含硫(硫化物或单质硫)的百分数。 二、石油的物理性质 石油物理性质上的差异是其化学组成不同的一种反映。 天然石油通常是淡黄色到黑色的、流动或半流动性的液体。世界各地所产的石油在性质上差异很大。从颜色看，绝大多数石油都是黑色的，但也有暗黑、暗绿、暗褐色的，更有一些石油呈赤褐、浅黄色。以相对密度论，绝大多数石油的相对密度介于0.80~0.98之间，但也有个别例外，如伊朗某地石油相对密度高达1.016，而美国加里福尼亚洲某地石油相对密度低到0.707 。 二、石油的物理性质 1.原油的物理性质指颜色、密度、粘度、凝固点、含蜡量、溶解性、发热量、荧光性、旋光性等。本节所讲的内容，侧重于地面商品原油的物理性质。 1、颜色：一般呈棕褐色、黑褐色、黑绿色，也有黄色、