2第二章油气水成分及性质1

1、油气田开发基础油气田开发基础1授课内容授课内容油气田开发基础油气田开发基础2油气田开发基础油气田开发基础31、主要成分：主要成分：c、h、o、s、n。 c：8487%，h：1114%，两者占9799%； o、s、n总量仅占14%； 如墨西哥石油含硫如墨西哥石油含硫3.65.3%。美国。美国加 利 福 尼 亚 第 三 系 石 油 氮 含 量 可 达加 利 福 尼 亚 第 三 系 石 油 氮 含 量 可 达1.42.2%。 2、灰分：、灰分：其它微量元素，如：(v)(ni)等构成了石油灰份，已发现其它微量元素50多种。 一、石油的元素组成一、石油的元素组成油气田开发基础油气田开发基础4石石油油的的

2、元元素素组组成成(注注: 重量百分比重量百分比%)油气田开发基础油气田开发基础5二、石油的化合物组成二、石油的化合物组成油气田开发基础油气田开发基础6 c与c以单键相联接，排成直链式，c键全部为h所饱和。无支链者为正烷烃，有支链者为异烷烃。通常密度小于1，难溶于水。 常温常压下：常温常压下： 14个碳原子个碳原子(c1c4)的烷烃呈气态；的烷烃呈气态； 516个碳原子正烷烃呈液态；个碳原子正烷烃呈液态； 17个以上碳原子的高分子烷烃呈固态。个以上碳原子的高分子烷烃呈固态。 油气田开发基础油气田开发基础7 分子中含有碳环的饱和烃。分子中含有碳环的饱和烃。单环烷烃(cnh2n)、双环烷烃(cnh2

3、n-2)、三环烷烃(cnh2n-4)及多环烷烃。 指具有苯环的化合物指具有苯环的化合物属不饱和烃。根据其结构，可分为单环、多环和稠环三类。甾烷油气田开发基础油气田开发基础8 单环芳烃单环芳烃:指分子中只含一指分子中只含一个苯环的芳烃，包括苯及其同个苯环的芳烃，包括苯及其同系物：系物： 多环芳烃多环芳烃:是指分子中含两是指分子中含两个或多个独立苯环的芳香烃。个或多个独立苯环的芳香烃。 稠环芳香烃稠环芳香烃:是指分子中含是指分子中含两个或多个苯环，彼此之间通两个或多个苯环，彼此之间通过共用两个相邻碳原子稠合而过共用两个相邻碳原子稠合而成的芳香烃。成的芳香烃。油气田开发基础油气田开发基础9 它在石油

4、中的含量变化较大，从万分之几到百分之它在石油中的含量变化较大，从万分之几到百分之几。含硫化合物主要有：单质硫几。含硫化合物主要有：单质硫s、h2s、硫醇、硫醚、硫醇、硫醚等及其同系物近等及其同系物近100种种。 硫是石油中的一种有害杂质（易产生硫化氢-硫化铁-硫醇铁-亚硫酸或硫酸等），对机器-管道-油罐-炼塔等金属设备产生腐蚀。所以含硫量常作为评价石油质量的一项重要指标，通常将 含含硫量硫量 2% 的石油称为的石油称为 高高硫石油，硫石油， 低于低于 0.5% 称为称为 低低硫石油，硫石油， 介于介于 0.52% 称称 含含硫石油。硫石油。 我国的石油多为低硫石油。我国的石油多为低硫石油。油气

5、田开发基础油气田开发基础10 一般含量为万分之几至千分之几，我国一般一般含量为万分之几至千分之几，我国一般55。 主要在高分子化合物中，代表性的如卟啉类，易被氧化、吸附作用强,可用于确定原油运移方向。 一般只有千分之几，个别石油可高达一般只有千分之几，个别石油可高达2 2 3%3%。 环烷酸、脂肪酸、酚、醛、酮类，含量少。 在石油接触的地下水中常含环烷酸盐等，可作为找在石油接触的地下水中常含环烷酸盐等，可作为找油的标志。油的标志。 油气田开发基础油气田开发基础11三、石油的馏分和组分三、石油的馏分和组分 利用化合物不同沸点特征加热蒸馏得到不同馏份，如汽油、煤油、柴油、重瓦斯油、润滑油、渣油。石

6、油气汽油煤油柴油重瓦斯油 润滑油渣油温度500馏分轻馏分中馏分重馏分油气田开发基础油气田开发基础122 2族分族分 用液相色谱法常将石油划分为四个族分，即用液相色谱法常将石油划分为四个族分，即: :（1 1）饱和烃（包括烷烃和环烷烃）饱和烃（包括烷烃和环烷烃）（2 2）芳香烃）芳香烃（3 3）非烃）非烃（4 4）沥青质）沥青质油气田开发基础油气田开发基础13石油化合物对有机溶剂和吸附剂具有选择性溶解和吸附的特性： (1)(1)油质：油质：是石油的主要组分，烃类组成的浅色粘性物质，可可溶解于石油醚而不被硅胶所吸附溶解于石油醚而不被硅胶所吸附，主要为饱和烃和一部分芳香烃。 (2)(2)胶质：粘稠状

7、的液体或半固体，胶质：粘稠状的液体或半固体，可溶于石油醚、苯、三氯可溶于石油醚、苯、三氯甲烷、四氯化碳等有机溶剂，可被硅胶吸附。甲烷、四氯化碳等有机溶剂，可被硅胶吸附。胶质可分为苯胶质胶质可分为苯胶质（用苯从硅胶解吸的产物）和酒精（用苯从硅胶解吸的产物）和酒精- -苯胶质。苯胶质。前者主要是芳香烃和前者主要是芳香烃和一些含有杂原子（一些含有杂原子（o o、s s、n n）的芳香烃结构化合物，后者主要是含）的芳香烃结构化合物，后者主要是含杂原子的非烃化合物。杂原子的非烃化合物。 轻质油中胶质含量少于5%，重质油中胶质含量可达20%以上。油气田开发基础油气田开发基础14 (3)(3)沥青质：沥青质

8、：不溶于石油醚和酒精，而溶于苯、三氯甲烷、二硫化碳等有机溶剂。不溶于石油醚和酒精，而溶于苯、三氯甲烷、二硫化碳等有机溶剂。其分子量较大其分子量较大，在电子显微镜下，其宏观结构呈胶状颗粒。黑色脆性的固体粉末。，在电子显微镜下，其宏观结构呈胶状颗粒。黑色脆性的固体粉末。 (4)(4)碳质碳质：石油中不溶于有机溶剂的非烃化合物石油中不溶于有机溶剂的非烃化合物。又称残碳，在石油中含量少或无。沥青质沥青质胶质胶质油质油质油气田开发基础油气田开发基础15 组组 分分 族族 分分 油质油质 饱和烃（烷烃、环烷烃）饱和烃（烷烃、环烷烃） 苯胶质苯胶质 芳香烃芳香烃 酒精酒精-苯胶质苯胶质 非烃非烃 沥青质沥青

9、质 黑色固体粉末黑色固体粉末油气田开发基础油气田开发基础16四、石油的物理性质四、石油的物理性质 1 1、颜色：、颜色：变化较大，从白色、淡黄色、黄褐色、淡红变化较大，从白色、淡黄色、黄褐色、淡红色、深褐色、黑绿色到黑色。多数为黑色。色、深褐色、黑绿色到黑色。多数为黑色。 石油颜色与组分含量有关石油颜色与组分含量有关, ,胶质胶质- -沥青质含量越高颜色越沥青质含量越高颜色越深，油质含量高，颜色浅。深，油质含量高，颜色浅。 1)1)白色或浅色石油：白色或浅色石油：可能在运移过程中，带色的胶质和沥青质被岩石吸附，剩下浅色油质部分。或由于高温裂解，使高分子烃碳链断裂，变成低分子烃，而形成浅色轻质组

10、分。四川黄瓜山、华北大港。 2)2)如果石油受到氧化或细菌降解而形成黑色的沥青质、如果石油受到氧化或细菌降解而形成黑色的沥青质、炭质。如胜利、克拉玛依。炭质。如胜利、克拉玛依。 油气田开发基础油气田开发基础172密度和相对密度密度和相对密度 密度指单位体积重量；相对密度指标准条件下原油密密度指单位体积重量；相对密度指标准条件下原油密度与度与4下纯水密度之比值，介于下纯水密度之比值，介于0.751.0。 0.9 重质石油，重质石油， 0.9000(0.9200(0.9500(500000.9800(13api)油气田开发基础油气田开发基础20石油的粘度在油田开采和集输方面(特别是稠油)很重要。如

11、克拉玛依采用注蒸气法开采，还有一些油田注氮气开采。油气田开发基础油气田开发基础214 4凝固点凝固点 液态石油冷却到失去流动性的温度称凝固点。液态石油冷却到失去流动性的温度称凝固点。一般在一般在-5632-5632度度。 含蜡量含蜡量，则凝固点，则凝固点，反之则低。，反之则低。 凝固点高的石油容易使井底结蜡，给开采工作造成困难。在开采和集输过程中要研究其凝固点，而采取升温办法解决结蜡现象。 油气田开发基础油气田开发基础225 5、导电性、导电性 原油是一种非导体，其电阻率高达原油是一种非导体，其电阻率高达10109 9 10101616m m。可利用此性质，用电阻率曲。可利用此性质，用电阻率曲

12、线来判断油水层。线来判断油水层。6 6、热值、热值 每千克可燃矿产燃烧时所产生的热量为热值。每千克可燃矿产燃烧时所产生的热量为热值。石油热值：石油热值：41864605*104j（焦耳）。油气田开发基础油气田开发基础237 7溶解性溶解性 石油易溶于有机溶剂而难溶于水。石油易溶于有机溶剂而难溶于水。 根据石油在有机溶剂中的溶解性，有助于根据石油在有机溶剂中的溶解性，有助于鉴定岩石中的石油含量及性质。鉴定岩石中的石油含量及性质。 石油在水中的溶解性：石油在水中的溶解性： 烃类：烃类：分子量分子量溶解性溶解性； 碳数相同的烃类比较：碳数相同的烃类比较： 烷烃烷烃 环烷烃环烷烃 5%5%称为湿气，称

13、为湿气，微弱汽油味、火焰黄色、微弱汽油味、火焰黄色、水中彩色油膜。多与石油伴生。水中彩色油膜。多与石油伴生。 c c2 2+ +（重烃气）（重烃气）5%1;苯系化合物含量低,且甲苯/苯0.5mm; 毛细管孔隙:孔径0.50.0002mm; 微毛细管孔隙:孔径1g/cm3，主要是油田水含盐份，且含盐越大，密度越大。 3 3、粘度：、粘度：一般比纯水高，且溶解的盐份越多，则粘度越高；温度越高，粘度越低。 4 4、嗅觉和味觉：、嗅觉和味觉：水中含石油时，具汽油或煤油味；含h2s时，具腐蛋味；溶解nacl时，带咸味；含氯离子时，带苦味。 5 5、温度：、温度：随着油层的埋深增加而增加。一般在20100

14、度之间。 6 6、导电性：、导电性：纯水不导电，但油田水导电，且离子越多，导电性越强。0.051欧姆*米。 油气田开发基础油气田开发基础46五、油田水分类五、油田水分类 从1911年美国帕勒梅尔(palmer)提出第一个油田水分类开始,出现了多种油田水的分类方案,大都以cl-、so42-、hco3-和na+、mg+、ca2+含量及其组合关系为分类基础。 在各种分类方案中，以苏林(bacy)的分类最为简明：油气田开发基础油气田开发基础47 苏林分类：苏林分类：地层水的化学成分决定于一定的自然环境，不同环境形成不同的典型盐地层水的化学成分决定于一定的自然环境，不同环境形成不同的典型盐类，从一些类，

15、从一些盐类的组合盐类的组合可以反映水形成的地质环境。可以反映水形成的地质环境。通过通过na/clna/cl，(na-cl)/so(na-cl)/so4 4和和(cl-(cl-na)/mgna)/mg三个系数的计算，三个系数的计算，将天然水分为四类：将天然水分为四类： 水的类型成因系数na/cl(na-cl)/so4(cl-na)/mg大陆水硫酸钠型111 10海 水氯化镁型101深（地）层水氯化钙型11苏林的天然水成因分类表苏林的天然水成因分类表 油田水的水化学类型以氯化钙型为主氯化钙型为主，其次重碳酸钠型，重碳酸钠型，硫酸钠型和氯化镁型较为少见。油气田开发基础油气田开发基础48 一般说一般说

16、nana2 2soso4 4 、nahconahco3 3水型形成于大陆环境，水型形成于大陆环境，mgclmgcl2 2水型存在水型存在并形成于海洋环境，而并形成于海洋环境，而caclcacl2 2水型是地壳深部环境。油田水主要水型是地壳深部环境。油田水主要为为caclcacl2 2、nahconahco3 3，而，而nana2 2soso4 4、mgclmgcl2 2少见。少见。 随着深度增加，由上到下水型依次为：随着深度增加，由上到下水型依次为：nana2 2soso4 4型、型、nahconahco3 3型、型、 mgclmgcl2 2型、型、caclcacl2 2型。型。油气田开发基础油气田开发基础49 1 1、有机组分、有机组分 构成石油的烃类和有机酸溶于水，水中含有机质是含油标志。构成石油的烃类和有机酸溶于水，水中含有机质是含油标志。 2 2、微量元素、微量元素 微量元素的异常，如溴、碘、硼、铵等。微量元