油气田开发地质学(石大).pptVIP

第一章 石油、天然气、油田水的成分和性质 第一章 石油、天然气、油田水的成分和性质 第一节 石油的成分和性质 一、石油的化学成分 石油(又称原油)是以液态形式存在于地下岩石孔隙中的可燃有机矿产。在地下油气藏中，石油无论在成分上还是在相态上都是极其复杂的混合物。石油是由各种碳氢化合物与少量杂质组成的液态可燃矿物。 1、石油的元素组成： C 84-87％ ；H 11-14％； O ，S，N 1-4％ 除上述五种元素外，在石油中还发现其他微量元素，构成了石油的灰分。 2、石油的烃类组成： 碳和氢两种主要元素组成各种碳氢化合物存在于石油中。按本身结构的不同可分为三类烷烃、环烷烃、芳香烃。 烷烃分子结构的特点是碳原子与碳原子都以单键C—C相连，排列成直链式。无支链者，为正构烷烃或正烷烃；有支链者，为异构烷烃或异烷烃。 C-C-C-C-C- 在石油中不同碳原子数正烷烃相对含量呈一条连续的分布曲线，称为正烷烃分布曲线如图所示。 在石油烷烃馏分中，最重要的异烷烃是异戊间二烯型烷烃。其特点是在直链上每四个碳原子有一个甲基支链。在沉积物和原油中，往往以植烷、姥鲛烷、降姥鲛烷、异十六烷及法呢烷的含量最高 2，6，10，14—四甲基十六烷(植烷) 2，6，10，14—四甲基十五烷(姥鲛烷) 同源的石油，所含异戊间二烯型烷烃的类型和含量都非常相似，因此近几年来常用作油源对比的标志或“指纹”。 环烷烃 这是一类性质与烷烃相似，但在分子中含有碳环结构的饱和烃。它们由许多围成环的多个次甲基(-CH2-)组成。组成环的碳原子数可以是3、4……， 芳香烃 指具有六个碳原子和六个氢原子组成的特殊碳环-苯环的化合物，其特征是分子中含有苯环结构，属不饱和烃。石油中已鉴定出的芳烃的基本类型有：苯、萘、蒽和菲等。其中以苯、萘、菲三种化合物含量最多。每个类型的主要组分常常不是母体，而是烷基衍生物，如CnH2n-6型的主要组分不是苯，常是甲苯。 3、石油中的非烃组成 石油所含的非烃化合物数量不少，尤其在重质馏分中含量更高。石油中的非烃化合物主要包括含硫、含氧、含氮化合物，它们对石油的质量和炼制加工有着重要影响。 （1）含硫化合物 硫是石油的重要组成元素之一。它在石油中的含量变化甚大，从万分之几到百分之几。硫在石油中可以呈元素硫、硫化氢、硫醇、硫醚、环硫醚、二硫化物、噻吩及其同系物等形态出现。 石油中所含的硫是一种有害的杂质，因为它容易产生硫化氢(H2S)、硫化铁(FeS)、硫醇、亚硫酸或硫酸等化合物，对机器管道、油罐、炼塔等金属设备造成严重腐蚀，所以含硫量常作为评价石油质量的一项重要指标。 （2）含氮化合物 石油中的含氮量一般在万分之几至千分之几。我国大多数原油含氮量均低于0.5%,大庆原油含氮量少（0.15%），孤岛原油最多（0.47%）。石油中的含氮化合物包括碱性和非碱性两类。现已从石油中鉴定出的碱性氮化物多为吡啶、喹啉、异喹啉和吖啶及其同系物，非碱性氮化物主要是吡咯、卟啉及其同系物。其中以金属卟啉化合物最为重要. 在石油中，钒、镍等重金属都与卟啉分子中的氮呈络合状态存在，形成钒卟啉和镍卟啉。 （3）含氧化合物 石油中的含氧量一般只有千分之几，个别石油可高达2％～3％。氧在石油中均以有机化合物状态存在，可分为酸性氧化物和中性氧化物两类。前者有环烷酸、脂肪酸及酚，总称为石油酸；后者有醛、酮等，含量极少。 二、石油的物理性质 颜色：石油的颜色变化范围很大，从无色、淡黄色、黄褐色、深褐色、黑绿色至黑色。我国四川黄瓜山和华北大港油田有的井产无色石油，克拉玛依石油呈褐至黑色，大庆、胜利、玉门石油均为黑色。 相对密度：0.75-1kg/m3，石油的密度与颜色有一定关系，淡色 石油的密度小，深色石油的密度大，但是归根到底，石油的密度决定于其化学组成：胶质、沥青质的含量，石油组分的分子量、以及溶解气的数量。 美国常用API度、西欧常用波美度来表示石油的密度，它们与国际通用的密度存在下列关系：API= 因此，API度、波美度都与国际通用的密度在数值上相反，API度和波美度高的石油，实际上属于密度低的轻质石油。 粘度：粘度值代表石油流动时分子之间相对运动所引起的内摩擦力的大小。流体粘度愈大，就愈难流动。它可用绝对动力粘度来表示。单位为Pa·s。 石油粘度的变化范围很大，如大庆油田白