石油、天然气、油田水的化学组成和物理性质

1、1石油和天然气是储藏在岩石孔石油和天然气是储藏在岩石孔隙中。目前世界上已发现的油气藏，几乎都有隙中。目前世界上已发现的油气藏，几乎都有水与油、气共存。为开发好油气藏，必须了解水与油、气共存。为开发好油气藏，必须了解油、气、水的化学组成和物理性质。油、气、水的化学组成和物理性质。天然气、石油及其固态衍生物，天然气、石油及其固态衍生物，统称为石油沥青类。统称为石油沥青类。它们同它们同煤类、油页岩、一部分硫煤类、油页岩、一部分硫，都是自然界常见的可燃矿产。它们多由古代的都是自然界常见的可燃矿产。它们多由古代的动物、植物遗体演变而来，属有机成因，又具动物、植物遗体演变而来，属有机成因，又具有燃烧能力，

2、总称为有燃烧能力，总称为可燃有机矿产或可燃有机可燃有机矿产或可燃有机岩岩。 2 是由各种碳氢化合物与少量杂质组成的、以是由各种碳氢化合物与少量杂质组成的、以液态形式存在于地下岩石孔隙中的可燃有机矿产。液态形式存在于地下岩石孔隙中的可燃有机矿产。 （一）元素组成（一）元素组成 ：C C、H H S 、O、N C：84%-87%；H：11%-14% （二）化合物组成：烃类组成占（二）化合物组成：烃类组成占97%-99%，少量非烃。，少量非烃。烃类组成：烃类组成：烷烃、环烷烃、芳香烃烷烃、环烷烃、芳香烃.非烃组成：非烃组成：含含S、N、O等杂原子化合物。等杂原子化合物。3 C、H、 S 、O、N C

3、：84%-87%；H：11%-14% S 、O、N总含量一般只有总含量一般只有14% 石油的灰分石油的灰分微量元素，微量元素，V、Ni、Cu、Zn 、Ba、P等几等几十种微量元素，构成了石油的灰分。其含量从十种微量元素，构成了石油的灰分。其含量从十万分之几十万分之几到万分之几到万分之几。但其意义却很明显。但其意义却很明显。 成因意义成因意义石油的灰分元素系列，与自然界有机物质所石油的灰分元素系列，与自然界有机物质所含的元素十分相似，说明石油与原始有机质存在着明显的含的元素十分相似，说明石油与原始有机质存在着明显的亲缘关系。亲缘关系。-有机成因有机成因 其中，最重要的是其中，最重要的是钒钒(V)

4、和镍和镍(Ni) 两种微量元素，它们两种微量元素，它们含量高，且分布普遍，并具成因意义。石油灰分中的钒、含量高，且分布普遍，并具成因意义。石油灰分中的钒、镍含量及其比值镍含量及其比值(V/Ni)同原始生油物质及石油的运移等因素同原始生油物质及石油的运移等因素有关，因此不同地区的石油其含量相差悬殊，已被用来确有关，因此不同地区的石油其含量相差悬殊，已被用来确定生油岩有机相、进行油源对比、油气运移等研究。定生油岩有机相、进行油源对比、油气运移等研究。4 1、石油中的烃类化合物、石油中的烃类化合物 （1）烷烃）烷烃 又名脂肪族烃，通式为又名脂肪族烃，通式为CnH2n+2，属饱和烃。，属饱和烃。在常温

5、常压下：在常温常压下： C1C4的烷烃呈气态；的烷烃呈气态； C5C16的直链烷烃呈液态；的直链烷烃呈液态； C17以上的高分子烷烃皆呈固态。以上的高分子烷烃皆呈固态。 烷烃的比重（相对密度）、熔点及沸点均随分烷烃的比重（相对密度）、熔点及沸点均随分子量增加而上升。所有烷烃的比重都小于子量增加而上升。所有烷烃的比重都小于1，几乎不，几乎不溶于水。溶于水。 无支链者，为正构烷烃或正烷烃；无支链者，为正构烷烃或正烷烃；C-C-C-C 有支链者，为异构烷烃或异烷烃。有支链者，为异构烷烃或异烷烃。 C-C-C-CC 5（2）环烷烃）环烷烃 在分子中含有碳环结构的饱和烃。在分子中含有碳环结构的饱和烃。

6、按分子中所含碳环数目，可以分为单环烷烃按分子中所含碳环数目，可以分为单环烷烃(通式通式CnH2n)、双环烷烃双环烷烃(通式通式CnH2n-2)、三环烷烃、三环烷烃(通式通式CnH2n-4)和多环烷和多环烷烃。烃。 石油中最重要的环烷烃石油中最重要的环烷烃 甾烷甾烷 萜烷追踪母岩，油源对比指标萜烷追踪母岩，油源对比指标 由于碳原子所有的价已被饱和，所以环烷烃和烷烃一样，由于碳原子所有的价已被饱和，所以环烷烃和烷烃一样，都是比较稳定的。都是比较稳定的。环烷烃的环烷烃的比重、熔点和沸点比重、熔点和沸点都比碳原子数都比碳原子数相同的烷烃为高，但比重仍小于相同的烷烃为高，但比重仍小于1。6（3）芳香烃）

7、芳香烃 属不饱和烃，其特征是分子中含有苯环结构。根据其属不饱和烃，其特征是分子中含有苯环结构。根据其结构不同可分为结构不同可分为: 单环芳香烃单环芳香烃: 是指分子中含一个苯环的芳香烃，包括是指分子中含一个苯环的芳香烃，包括苯及其同系物。例如：苯、甲苯、对二甲苯。苯及其同系物。例如：苯、甲苯、对二甲苯。 多环芳香烃多环芳香烃: 是指分子中含两个或多个独立苯环的芳是指分子中含两个或多个独立苯环的芳香烃。例如：联苯稠环芳香烃香烃。例如：联苯稠环芳香烃: 是指分子中含两个或多个是指分子中含两个或多个苯环，彼此之间通过共用两个相邻碳原子稠合而成的芳香苯环，彼此之间通过共用两个相邻碳原子稠合而成的芳香烃

8、。例如萘、蒽、菲烃。例如萘、蒽、菲 在石油的低沸点馏分中，芳香烃含量较少，且多为单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。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。量较少。72、石油中的非烃化合物、石油中的非烃化合物 石油中的非烃化合物主要包括石油中的非烃化合物主要包括 (1)含硫化合物含硫化合物 (2)含氮化合物含氮化合物

9、(3)含氧化合物含氧化合物 石油中石油中S、N、O元素含量虽然很低，但由这些元素元素含量虽然很低，但由这些元素组成的非烃化合物数量不少，尤其在重质馏分中含量更组成的非烃化合物数量不少，尤其在重质馏分中含量更高，可达高，可达30%。它们对石油的质量鉴定和炼制加工有着。它们对石油的质量鉴定和炼制加工有着重要影响。重要影响。 8（1）含硫化合物）含硫化合物含硫量含硫量 大于大于2% 高硫石油；高硫石油； 低于低于0.5% 低硫石油；低硫石油； 介于介于0.52%之间之间 含硫石油。含硫石油。 一般含硫量较高的石油多产自碳酸盐岩系和膏盐岩系含油层，一般含硫量较高的石油多产自碳酸盐岩系和膏盐岩系含油层，

10、而产自砂岩的石油则含硫较少。而产自砂岩的石油则含硫较少。 海相石油一般含硫量较高，陆相石油一般含硫量较低。我国原海相石油一般含硫量较高，陆相石油一般含硫量较低。我国原油多属油多属0.33-0.43%、0.05%)和和)。石油含硫量石油含硫量其他其他如墨西哥、委内瑞拉和中东的石油含硫量也较高硫在石油中可以呈如墨西哥、委内瑞拉和中东的石油含硫量也较高硫在石油中可以呈元素硫元素硫(S)、硫化氢、硫化氢(H2S)、硫醇、硫醇(RSH)、硫醚、硫醚(RSR)、环硫醚、二硫、环硫醚、二硫化物、噻吩及其同系物等形态出现。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、

11、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、硫化铁、硫醇铁、亚硫酸或硫酸等化合物，对机器、管道、油罐、硫化铁、硫醇铁、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。一项重要指标。 9（2）含氮化合物）含氮化合物石油中的含氮量一般在石油中的含氮量一般在万分之几至千分之几万分之几至千分之几。我国大多数原油含氮量均低于我国大多数原油含氮量均低于千分之五千分之五。石油中的含氮化合物包括碱性和非碱性两类石油中的含氮化合物包括碱性和非碱性两类。碱性含氮化物碱性含氮化物多为

12、吡啶、喹啉等及其同系物，多为吡啶、喹啉等及其同系物，非碱性含氮化物非碱性含氮化物主要是吡咯、卟啉、吲哚和咔主要是吡咯、卟啉、吲哚和咔唑及其同系物。唑及其同系物。其中以其中以金属卟啉化合物金属卟啉化合物最为重最为重要。要。 10 在石油中钒、镍等重金属都与卟啉分子中的氮呈络合状态在石油中钒、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存在，形成钒卟啉和镍卟啉原油中卟啉类型与沉积环境有密切关系，海相石油富含钒原油中卟啉类型与沉积环境有密切关系，海相石油富含钒卟啉，陆相石油富含镍卟啉。我国原油一般以镍卟啉为主，卟啉，陆相石油富含镍卟啉。我国原油一般以镍卟啉为主， V/Ni比值都小于

13、比值都小于1。 动物血红素动物血红素和植物叶绿素都属卟啉和植物叶绿素都属卟啉化合物，前者为化合物，前者为铁的络铁的络合物合物，后者是，后者是镁的络合镁的络合物物。它们同石油中这类。它们同石油中这类化合物的结构相同，所化合物的结构相同，所以，在石油中发现卟啉以，在石油中发现卟啉化合物，可作为石油有化合物，可作为石油有机成因重要证据之一机成因重要证据之一金属卟啉化合物金属卟啉化合物卟啉的稳定性较差，在高温（卟啉的稳定性较差，在高温（250）或氧化条）或氧化条件下，卟啉可以发生开环裂解反应而被破坏。说明石油是在相对件下，卟啉可以发生开环裂解反应而被破坏。说明石油是在相对低温的条件下生成。低温的条件下

14、生成。11（3）含氧化合物）含氧化合物 石油中的含氧量一般只有石油中的含氧量一般只有，石油可石油可。氧在石油中均以有机化合物状态存在，可分为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。酸性氧化物和中性氧化物两类。 酸性氧化物：酸性氧化物：有环烷酸、脂肪酸及酚，总称为石油酸；有环烷酸、脂肪酸及酚，总称为石油酸； 中性氧化物：中性氧化物：有醛、酮等，含量极少。有醛、酮等，含量极少。 环烷酸最重要：环烷酸最重要：在石油酸中，以环烷酸最重要，约占石油在石油酸中，以环烷酸最重要，约占石油酸的酸的90%左右。左右。 环烷酸找油的意义：环烷酸找油的意义：环烷酸在水中的溶解度很小，高分

15、环烷酸在水中的溶解度很小，高分子子 环烷酸实际上不溶于水，但均易环烷酸实际上不溶于水，但均易溶于石油烃溶于石油烃中。环烷酸中。环烷酸很容易生成各种很容易生成各种环烷酸盐类环烷酸盐类。可作为找油的一种标志。可作为找油的一种标志。环烷酸环烷酸 溶于石油烃溶于石油烃 环烷酸盐环烷酸盐 溶解于地下水（指示油）溶解于地下水（指示油）12（三）石油的馏份、族份和组份（三）石油的馏份、族份和组份 石油的化学组成是比较复杂的，为了研究石油的石油的化学组成是比较复杂的，为了研究石油的化学组成首先要对这种复杂的混合物进行分离，即进化学组成首先要对这种复杂的混合物进行分离，即进行馏份、族份和组份分析。行馏份、族份和

16、组份分析。 1、馏份、馏份 加热蒸馏得到加热蒸馏得到馏份馏份。石油是多种化合物的混合物，。石油是多种化合物的混合物，利用组成石油的化合物具有不同沸点的特性，利用组成石油的化合物具有不同沸点的特性，加热蒸加热蒸馏，则可以将石油切割成不同沸点范围的若干部分，馏，则可以将石油切割成不同沸点范围的若干部分，每一部分即为一个馏份。每一部分即为一个馏份。用各馏份的百分含量（重量用各馏份的百分含量（重量或体积）表示石油的组成称为或体积）表示石油的组成称为石油的馏份组成石油的馏份组成。馏分馏分石油气石油气汽油汽油煤油煤油柴油柴油重瓦斯油重瓦斯油润滑油润滑油渣油渣油温度温度530轻馏分轻馏分中馏分中馏分重馏分重

17、馏分 轻质石油的低沸点馏份含量相对较高，重质石轻质石油的低沸点馏份含量相对较高，重质石油的高沸点馏份含量相对较高。油的高沸点馏份含量相对较高。132、族份、族份用液相色谱法常将石油划分为四个族份，用液相色谱法常将石油划分为四个族份，即即（1）饱和烃（包括烷烃和环烷烃）饱和烃（包括烷烃和环烷烃）（2）芳香烃）芳香烃（3）非烃）非烃（4）沥青质）沥青质143、组份、组份石油石油石油醚石油醚不溶不溶可溶可溶沥青质沥青质胶质胶质油质油质硅胶硅胶吸附吸附不吸附不吸附 为了了解石油的性质曾广泛采用组分分析方法。为了了解石油的性质曾广泛采用组分分析方法。其原理是其原理是利用石油中化合物的不同组份对有机溶利用

18、石油中化合物的不同组份对有机溶剂和吸附剂具有选择性溶解和吸附的特性剂和吸附剂具有选择性溶解和吸附的特性,将石将石油分离成若干部分油分离成若干部分,每一部分就是一个组份。每一部分就是一个组份。15（1）油质）油质 溶于石油醚而不被硅胶吸附。油质基本由烃类组成，主溶于石油醚而不被硅胶吸附。油质基本由烃类组成，主要是饱和烃和一部分低分子芳香烃，浅色，是一般石油的主要是饱和烃和一部分低分子芳香烃，浅色，是一般石油的主要组份。油质含量的高低，是评价石油质量好坏的重要标志。要组份。油质含量的高低，是评价石油质量好坏的重要标志。（2）胶质）胶质 溶于石油醚且能被硅胶吸附。胶质为粘稠状的液体或半溶于石油醚且能

19、被硅胶吸附。胶质为粘稠状的液体或半固体，颜色为浅黄、红褐到黑色。固体，颜色为浅黄、红褐到黑色。（用苯（用苯从硅胶解吸的产物）和从硅胶解吸的产物）和。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、S、N）的芳香烃结构化合物，后者主）的芳香烃结构化合物，后者主要是含杂原子的非烃化合物。要是含杂原子的非烃化合物。 轻质石油中胶质轻质石油中胶质5%， 重质石油中胶质可达重质石油中胶质可达20%以上。以上。（3）沥青质）沥青质 不溶于石油醚。为黑色固体粉末。为含杂原子的高分不溶于石油醚。为黑色固体粉末。为含杂原子的高分子化合物，分子量子化合物，分子量370001000000，

20、是稠环芳香烃和烷基侧，是稠环芳香烃和烷基侧链组成的复杂结构。重质石油中沥青质含量高。链组成的复杂结构。重质石油中沥青质含量高。16 组组 份份 族族 份份 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 沥青质沥青质 沥青质沥青质17二、石油的物理性质二、石油的物理性质 石油的物理性质，取决于它的化学组成。石油的物理性质，取决于它的化学组成。 石油的颜色石油的颜色变化范围很大变化范围很大，从无色、淡黄色、，从无色、淡黄色、黄褐色、淡红色、黑绿色至黑色。黄褐色、淡红色、黑绿色至黑色。 我国我国。 不同程度的不同程度的深色石油占

21、绝大多数深色石油占绝大多数。石油的颜。石油的颜色与胶质色与胶质-沥青质含量有关，含量越高，颜色越沥青质含量有关，含量越高，颜色越深。深。18 相对密度（比重）相对密度（比重）：标准条件（标准条件（20、1大气压）大气压）下原油密度与下原油密度与4下纯水的密度之比值（下纯水的密度之比值（4下纯水的下纯水的密度为密度为1g/cm3）。）。 。如如大庆原油比重为大庆原油比重为0.8570.860，胜利原油胜利原油0.900.93，克拉玛依原油克拉玛依原油0.86，大港原油大港原油0.840.86。我国我国孤岛馆陶组石油比重为孤岛馆陶组石油比重为0.931.026。而。而前苏联苏拉前苏联苏拉汉石油的比

22、重只有汉石油的比重只有0.71。 通常把通常把 相对密度相对密度 0.9的石油称为轻质石油的石油称为轻质石油 相对密度相对密度 0.9的石油称为重质石油的石油称为重质石油 石油密度的大小决定于其化学组成：胶质、沥青石油密度的大小决定于其化学组成：胶质、沥青质的含量、石油组分的分子量、溶解气的数量。质的含量、石油组分的分子量、溶解气的数量。19 液体在外力作用下，阻止其质点相对移动的液体在外力作用下，阻止其质点相对移动的能力，就是该液体的粘度。能力，就是该液体的粘度。所以粘度是评价流体所以粘度是评价流体流动性能的指标。流体粘度愈大，就愈难流动。流动性能的指标。流体粘度愈大，就愈难流动。它可用绝对

23、粘度来表示。它可用绝对粘度来表示。 粘度的单位为粘度的单位为Pas。 石油粘度的变化范围很大。石油粘度的变化范围很大。如孤岛油田馆陶如孤岛油田馆陶组的原油在组的原油在50时粘度为时粘度为103-6451103-64511010-3-3Pas，大，大庆油田原油在庆油田原油在50时粘度为时粘度为9.3-21.89.3-21.81010-3-3Pas 石油粘度的变化受石油粘度的变化受及及所制约。所制约。20 石油粘度的变化受温度、压力、石油的化学石油粘度的变化受温度、压力、石油的化学组成及溶解气量所制约组成及溶解气量所制约 (1)随温度升高，石油粘度则降低，所以石油随温度升高，石油粘度则降低，所以石

24、油在地下深处比在地面粘度小，且易流动。在地下深处比在地面粘度小，且易流动。 (2)压力加大，粘度也随之增加。压力加大，粘度也随之增加。 (3)分子量小的烷烃、环烷烃含量高，粘度低；分子量小的烷烃、环烷烃含量高，粘度低；高分子化合物含量高，粘度高；高分子化合物含量高，粘度高； (4)而原油中溶解气量的增加则会使粘度降低。而原油中溶解气量的增加则会使粘度降低。 因而轻质石油的粘度比重质石油的低。因而轻质石油的粘度比重质石油的低。 石油粘度是一个很重要的物理特性，石油粘度是一个很重要的物理特性，它直接它直接影响石油流入井中及在输油管线中的流动速度，影响石油流入井中及在输油管线中的流动速度，所以在油田

25、开采和石油集输方面都有重要意义。所以在油田开采和石油集输方面都有重要意义。 21按粘度、密度的原油分类按粘度、密度的原油分类 分类分类俗称俗称粘度粘度（10-3Pas）相对密度相对密度D415.6轻质原油轻质原油普通原油普通原油201.000010000沥青砂沥青砂22 凝固点：凝固点：液体冷却到失去流动性时的温度。液体冷却到失去流动性时的温度。 石油凝固点的高低主要与含蜡量和烷烃碳数高石油凝固点的高低主要与含蜡量和烷烃碳数高低有关。低有关。凝固点高的石油容易使井底结蜡凝固点高的石油容易使井底结蜡,给采油工作给采油工作造成困难。石油凝固点的高低对于石油开采和运输造成困难。石油凝固点的高低对于石

26、油开采和运输有重要意义。有重要意义。 石油凝固点的变化范围较大，石油凝固点的变化范围较大，-5632。23 石油具有极高的电阻率，是非导体，石油具有极高的电阻率，是非导体，其电阻率为其电阻率为109-1016欧姆欧姆.米米 含油层比含水层电阻率高。用于识别含油层比含水层电阻率高。用于识别油层和水层。油层和水层。 24u石油主要由各种烃类化合物组成，由于烃类难溶于水，石油主要由各种烃类化合物组成，由于烃类难溶于水，因此，石油在水中的溶解度很低。若以碳数相同的分子进因此，石油在水中的溶解度很低。若以碳数相同的分子进行比较，行比较，溶解度烷烃溶解度烷烃环烷烃环烷烃90%，为幔源岩浆成因气； 3）玄武

27、岩与石灰岩接触我国东营凹陷平方王油田下第三系所产天然气， 达6366%，系喜马拉雅期玄武岩与石灰岩接触后碳酸钙的热分解所致； 4）富含硫酸盐成因我国华北冀中坳陷赵兰庄构造下第三系孔店组和沙河街组四段所产天然气高达92%，同地层中富含硫酸盐有关。30三、物理性质三、物理性质 变化大，无色，可有汽油味和硫化氢味。变化大，无色，可有汽油味和硫化氢味。 1、相对密度：、相对密度： 相对密度：标准状态下，单位体积天然气质相对密度：标准状态下，单位体积天然气质量与同体积空气质量之比。量与同体积空气质量之比。 一般为一般为0.6-0.70.6-0.7。 与化学组成有关，随重烃含量增加而增大。与化学组成有关，

28、随重烃含量增加而增大。 312 溶解性：溶解性： 溶于水和石油。溶于水和石油。 溶解度：溶解度：一定温度下，气体在单位体积石油或一定温度下，气体在单位体积石油或水中的溶解量。水中的溶解量。m3/m3 溶解系数：溶解系数：一定温度下，每增加一个大气压溶一定温度下，每增加一个大气压溶解在单位体积石油中的气量。解在单位体积石油中的气量。 影响因素：影响因素：温度、压力、化学组成、水的矿化度等。温度、压力、化学组成、水的矿化度等。 1）气态烃在石油中比在水中溶解度大。如在标气态烃在石油中比在水中溶解度大。如在标准状况下，准状况下，甲烷在油中的溶解度约等于在水中的甲烷在油中的溶解度约等于在水中的9倍倍。

29、 2）碳数越小）碳数越小的烃类，在水中的的烃类，在水中的溶解度越大溶解度越大。 3）水矿化度越高）水矿化度越高，溶解度越小溶解度越小。324）温度温度 温度不变，压力升高，温度不变，压力升高，溶解度增加。溶解度增加。 5）压力压力 *压力较低时压力较低时温度升温度升高，溶解度降低；高，溶解度降低； *压力较高时压力较高时， 溶溶解度先随温度升高而降解度先随温度升高而降低，低，70-80后，随温度后，随温度升高而增大。升高而增大。 所以地下深处压力大，所以地下深处压力大，水中溶解大量天然气，水中溶解大量天然气，可形成水溶气。可形成水溶气。333 粘度粘度 天然气的粘度小天然气的粘度小 Newma

30、nn 测定，测定，天然气的粘度为（天然气的粘度为（0.010.2)10-3Pas 石油在常压下的粘度为石油在常压下的粘度为(1几百几百) 10-3Pa s 。与温度、压力、。与温度、压力、化学组成等有关。化学组成等有关。 低压下低压下（接近大气压），（接近大气压），粘度随温度升高而增大粘度随温度升高而增大。与。与碰撞次数有关。碰撞次数有关。 0=3.110-7Pa.s； 20=120.010-7Pa.s。 （如在地层条件下）（如在地层条件下），粘度随温度升高而降粘度随温度升高而降低低，随压力升高而增大，随分子量的增大而增加。，随压力升高而增大，随分子量的增大而增加。 这是这是由于在高压时气体密

31、度加大，分子与分子间几乎紧挨着，由于在高压时气体密度加大，分子与分子间几乎紧挨着，这时气体的粘度这时气体的粘度 类似液体性质。类似液体性质。 344 临界温度与临界压力临界温度与临界压力 临界温度：临界温度：单组份气体都有一特定温度，高于此温度时不单组份气体都有一特定温度，高于此温度时不管加多大压力都不能使气体转化为液体，此温度即为临界温管加多大压力都不能使气体转化为液体，此温度即为临界温度。度。 临界压力：临界压力：在临界温度时使气体液化所需的最低压力。在临界温度时使气体液化所需的最低压力。 K K点为一分界点点为一分界点,K,K点以上的点以上的P-VP-V曲线不出曲线不出现气现气- -液共

32、存的情况。液共存的情况。说明在这个温度以上说明在这个温度以上,气体在任何压力下都气体在任何压力下都不能液化。因此不能液化。因此,将将K点称为临界点点称为临界点,该点的该点的温度、压力即为临界温度、压力即为临界温度和临界压力。温度和临界压力。3536组份临界温度 临界压力 atm甲烷-82.5气态气态45.8乙烷32.2气态气态48.2丙烷96.8液态液态42.0丁烷152.0液态液态37.4戊烷197.2液态液态33.0从上表可知，甲烷的临界温度为从上表可知，甲烷的临界温度为-82.5，因此，因此甲烷在地下除溶于油和水之外，呈气态存在，甲烷在地下除溶于油和水之外，呈气态存在，乙烷大致相似，丙烷

33、和丁烷大多以液态存在于乙烷大致相似，丙烷和丁烷大多以液态存在于地下，少量与甲烷和乙烷一起呈气态或溶于水地下，少量与甲烷和乙烷一起呈气态或溶于水中。中。37 在自然条件下的天然气通常是烃类及在自然条件下的天然气通常是烃类及非烃化合物的混合物，非烃化合物的混合物，等于组成混合物的各成分的体积百分数与等于组成混合物的各成分的体积百分数与其临界温度乘积之和。其临界温度乘积之和。T=a1T1+a2T2+ +anTnan :某成分的体积百分数；某成分的体积百分数；Tn :某成分的临界温度某成分的临界温度混合物的临界温度混合物的临界温度385、逆凝析和逆蒸发：、逆凝析和逆蒸发： 在一定温度、压力范围内在一定

34、温度、压力范围内, ,任一物系等温加压任一物系等温加压引起凝结引起凝结, ,等温减压导致蒸发等温减压导致蒸发。 逾此范围会出现逾此范围会出现逆凝析、逆蒸发逆凝析、逆蒸发现象，即现象，即 逆凝析逆凝析：在高温高压条件下，在高温高压条件下，某些气体混合某些气体混合物在物在等温减压时产生凝析液等温减压时产生凝析液的现象。的现象。 逆蒸发：逆蒸发：在高温高压条件下，在高温高压条件下，某些气体混合物某些气体混合物在在等温加压时伴随凝析液的蒸发等温加压时伴随凝析液的蒸发现象。现象。 现象出现在多组份或双组份现象出现在多组份或双组份物系中。石油和天然气都是成分复杂的多族分物系中。石油和天然气都是成分复杂的多

35、族分烃类混合物。烃类混合物。 391）地层埋藏较浅、地层温）地层埋藏较浅、地层温度低于临界温度度低于临界温度时，时，物系的相态变化符合正常物系的相态变化符合正常的凝结和蒸发概念。的凝结和蒸发概念。2）地层埋藏较深、地层温）地层埋藏较深、地层温度介于度介于临界温度临界温度与与临界凝临界凝结温度结温度之间之间的的情况下，物系的相态变化情况下，物系的相态变化就比较复杂。地层压力超就比较复杂。地层压力超过过露点压力露点压力(如图的如图的B1点点)时，这种烃类就可以形成时，这种烃类就可以形成凝析气藏凝析气藏 3）而当地层埋藏更深、地）而当地层埋藏更深、地层温度大于层温度大于临界凝结温度临界凝结温度,若等

36、温开发若等温开发,物系物系始终处于气相始终处于气相,为纯气藏。为纯气藏。403-1 止3-2 始41 四、天然气的分类四、天然气的分类 按产状分类：按产状分类： 1、气藏气、气藏气 2、气顶气、气顶气 3、溶解气、溶解气 4、凝析气、凝析气 5、煤层气、煤层气 6、固态水合物气、固态水合物气421. 气藏气气藏气 系指基本上不与石油伴生，单独聚集成系指基本上不与石油伴生，单独聚集成纯气藏的天然气。纯气藏的天然气。 组成：组成： 甲烷含量在气体成分中常占甲烷含量在气体成分中常占95%以上，以上，重烃气含量极少，不超过重烃气含量极少，不超过14%，属于干气，属于干气（贫气）。（贫气）。 已发现为数

37、不多的气藏气是以含氮气、已发现为数不多的气藏气是以含氮气、二氧化碳或硫化氢为主，而烃气含量极少。二氧化碳或硫化氢为主，而烃气含量极少。432. 气顶气气顶气 指与石油共存于油气藏中呈游离气顶状态指与石油共存于油气藏中呈游离气顶状态的天然气。的天然气。组成：组成： 它在成因和分布上均与石油关系密切，重它在成因和分布上均与石油关系密切，重烃气含量可达百分之几至几十，仅次于甲烷，烃气含量可达百分之几至几十，仅次于甲烷，属于湿气属于湿气(富气富气)。随着地层压力的增减，气顶。随着地层压力的增减，气顶气可溶于石油或析出。气可溶于石油或析出。 大庆长垣莎尔图油田下白垩统背斜油藏大，含油丰度大庆长垣莎尔图油

38、田下白垩统背斜油藏大，含油丰度高，具有明显的气顶，气顶气中重烃气含量可达高，具有明显的气顶，气顶气中重烃气含量可达13%。大。大港油田油、气、水分异明显，常见气顶，其中重烃气含量港油田油、气、水分异明显，常见气顶，其中重烃气含量可高达可高达23%。443. 溶解气溶解气 天然气易溶于石油或地下水，因此，在地质天然气易溶于石油或地下水，因此，在地质条件下，可区分为条件下，可区分为。油内溶解气常见于饱和或过饱和油藏中，其主要油内溶解气常见于饱和或过饱和油藏中，其主要特点是重烃气含量高，有时可达特点是重烃气含量高，有时可达40%。油内溶解油内溶解气含量高时，采出后可收集回注油藏内以保持油气含量高时，

39、采出后可收集回注油藏内以保持油层能量。层能量。 水内溶解气包括水内溶解气包括低压水溶气和高压地热型水低压水溶气和高压地热型水溶气。溶气。 水内溶解气不仅可以在国民经济上综合利用，水内溶解气不仅可以在国民经济上综合利用，而且可以利用其某些特性来预测含油气性。而且可以利用其某些特性来预测含油气性。454.凝析气凝析气 当地下温度、压力超过临界条件后，液态烃逆当地下温度、压力超过临界条件后，液态烃逆蒸发而形成的气体，称为凝析气。蒸发而形成的气体，称为凝析气。 采出地面后因温度、压力降低而逆凝结为轻质采出地面后因温度、压力降低而逆凝结为轻质油即凝析油。油即凝析油。 (1) 在烃类物系中气体数量必须胜过

40、液体数量在烃类物系中气体数量必须胜过液体数量（气体含量（气体含量液体含量）液体含量）,才能为液相反溶于气相创才能为液相反溶于气相创造条件。造条件。 (2) 地层埋藏较深（地层埋藏较深（3000-4000米或更深处）米或更深处）,地地层温度介于烃类物系的临界温度与临界凝结温度之间层温度介于烃类物系的临界温度与临界凝结温度之间,地层压力超过该温度时的露点压力地层压力超过该温度时的露点压力,这种物系才可能发这种物系才可能发生显著的逆蒸发现象。生显著的逆蒸发现象。465、煤层气、煤层气 存在于煤层中的游离气和吸附气。存在于煤层中的游离气和吸附气。 成分：成分：甲烷为主甲烷为主，伴生有二氧化碳、氮气、，

41、伴生有二氧化碳、氮气、氢气，极少重烃气。氢气，极少重烃气。476、固态水合物气、固态水合物气 在冰点附近的特定温、压下，天然气分子被在冰点附近的特定温、压下，天然气分子被封闭在水分子组成的晶格空腔中形成。封闭在水分子组成的晶格空腔中形成。 分布：气温低的极地和冻土地带。特别是在分布：气温低的极地和冻土地带。特别是在气温低而水深大的高压低温的洋底沉积中。气温低而水深大的高压低温的洋底沉积中。 组成：甲烷。组成：甲烷。 意义：可作为下部气藏的盖层；也可形成水意义：可作为下部气藏的盖层；也可形成水合物气气田。合物气气田。48位 置 证 据 海 洋 秘鲁、智利海沟 秘鲁、智利海沟(秘鲁海域) 太平洋巴

42、拿马海域 中美洲海沟哥斯达黎加) 中美洲海沟(尼加拉瓜海) 中美洲海沟(危地马拉海) 中美洲海沟(墨西哥海) 圭马斯海盆(墨西哥、加州湾) 加利福尼亚海盆伊尔河海盆 Casscadia海盆(俄勒冈海) Casscadia海盆(温哥华岛海域) 阿留申海沟东部(阿拉斯加海) 阿留申海沟中部(阿拉斯加海) 阿留申海盆(白令海、俄罗斯海域) 白令海陆坡(白令海、阿拉斯加海域) 谢尔绍夫海山(白令海、俄罗斯海域) 鄂霍茨克海(幌筵岛、俄罗斯海域) 鄂霍茨克海(库页岛东北海域) 鄂霍茨克海(纲走海千岛海盆西缘) 塔塔路海槽(日本海北部) 日本海东缘(奥尻海山) 日本海东缘(西津轻海盆、奥尻海盆后志海槽)

43、千岛海沟(十胜日高海域) 房总半岛东部(铫子海脚) 南海海槽(日向海盆东海海域) 南海诸岛海沟(冲绳、宫古深海平原) 韩国郁龙盆地 中国南海 中国东海 中国台湾省南部 印度海域 布克兰海槽(新西兰海域) 阿根廷海陆 阿根廷中央海盆(阿根廷海域) 亚马逊海底扇区(巴西海域) 巴巴多斯海山(巴巴多斯海域) 加勒比海南部(哥伦比亚、危内瑞拉海域) 哥伦比亚海盆(巴拿马、哥伦比亚海域) 墨西哥湾西部(墨西哥海域) 墨西哥湾西部(美国南部海域) 布莱克岛海域(美国南部海域) 卡罗来纳海槽(美国东部海域) 新泽西海陆隆区 拉布拉多陆架(加拿大纽芬兰海区) 挪威西部海域大陆架 里海(乌克兰乌里米亚) 里海(

44、俄罗斯高加索海) 阿曼湾(阿曼莫克兰海) 帝汶海槽(澳大利亚海域) 波弗特海(阿拉斯加北部海域) 波弗特海(加拿大北部海域) 波弗特海(加拿大北极海诸岛周围) 巴伦支海(挪威海北部海域) 弗拉姆海峡(挪威斯威尔诸岛西部海域) 东西伯利亚海贝内特岛海域 威尔克斯地海(南极周边海域) 罗斯海西部 威得尔海 布里茨湾 BSR BSR、取样 BSR BSR、取样 BSR BSR、取样 BSR、取样 BSR BSR、取样 BSR、取样 BSR BSR BSR、孔隙水低盐度浓度 地震波振幅异常 BSR BSR 取样 取样 BSR BSR 取样 BSR BSR BSR、取样 Gas、孔隙水低盐度浓度 BSR

45、 BSR BSR BSR BSR 钻井 BSR BSR BSR BSR BSR BSR BSR BSR 取样 BSR、取样、孔隙水低盐度浓度 BSR BSR BSR BSR、气体分析、孔隙水低盐度浓度 取样 BSR BSR 气体分析 BSR 测井 测井 BSR BSR 羽状气流 BSR 气体分析、孔隙水低盐度浓度 BSR BSR 49 海 洋 秘鲁、智利海沟 秘鲁、智利海沟(秘鲁海域) 太平洋巴拿马海域 中美洲海沟哥斯达黎加) 中美洲海沟(尼加拉瓜海) 中美洲海沟(危地马拉海) 中美洲海沟(墨西哥海) 圭马斯海盆(墨西哥、加州湾) 加利福尼亚海盆伊尔河海盆 Casscadia海盆(俄勒冈海)

46、Casscadia海盆(温哥华岛海域) 阿留申海沟东部(阿拉斯加海) 阿留申海沟中部(阿拉斯加海) 阿留申海盆(白令海、俄罗斯海域) 白令海陆坡(白令海、阿拉斯加海域) 谢尔绍夫海山(白令海、俄罗斯海域) 鄂霍茨克海(幌筵岛、俄罗斯海域) 鄂霍茨克海(库页岛东北海域) 鄂霍茨克海(纲走海千岛海盆西缘) 塔塔路海槽(日本海北部) 日本海东缘(奥尻海山) 日本海东缘(西津轻海盆、奥尻海盆后志海槽) 千岛海沟(十胜日高海域) 房总半岛东部(铫子海脚) 南海海槽(日向海盆东海海域) 南海诸岛海沟(冲绳、宫古深海平原) 韩国郁龙盆地 中国南海 中国东海 中国台湾省南部 印度海域 布克兰海槽(新西兰海域)

47、 阿根廷海陆 阿根廷中央海盆(阿根廷海域) 亚马逊海底扇区(巴西海域) 巴巴多斯海山(巴巴多斯海域) 加勒比海南部(哥伦比亚、危内瑞拉海域) 哥伦比亚海盆(巴拿马、哥伦比亚海域) 墨西哥湾西部(墨西哥海域) 墨西哥湾西部(美国南部海域) 布莱克岛海域(美国南部海域) 卡罗来纳海槽(美国东部海域) 新泽西海陆隆区 拉布拉多陆架(加拿大纽芬兰海区) 挪威西部海域大陆架 里海(乌克兰乌里米亚) 里海(俄罗斯高加索海) 阿曼湾(阿曼莫克兰海) 帝汶海槽(澳大利亚海域) 波弗特海(阿拉斯加北部海域) 波弗特海(加拿大北部海域) 波弗特海(加拿大北极海诸岛周围) 巴伦支海(挪威海北部海域) 弗拉姆海峡(挪威斯威尔诸岛西部海域) 东西伯利亚海贝内特岛海域 威尔克斯地海(南极周边海域) 罗斯海西部 威得尔海 布里茨湾