石油地质学绪论+第一章

石油地质学

石油地质学的任务石油地质学的内容我国古代对油气的发现和利用我国近代的石油工业世界石油资源的储产形势石油的用途及作用绪论

一．石油油地质学的任务

石油地质学主要任务是研究和阐述石油矿产形成的过程、产出状态和分布规律，学习石油地质学的目的就是要综合运用地质、物理、化学及生物化学等学科的基础知识，认识油气藏形成及分布规律，明确寻找油气的方向，科学地预测含油气区域及含油气远景。

二．石油地质学的内容

主要内容就是研究石油和天然气的生成、运移、聚集、破坏和再聚集这样一个过程，其体系如下：阐明什么是石油和天然气及它们的特征，使其获得初步的感性认识，随着认识的加深，从感性认识上升到理性认识。系统讲授石油和天然气的成因及形成油气藏的基本原理，分析温度、压力对油气藏形成全过程的影响因素。

对砂岩油气田和碳酸盐岩油气田的形成条件和分布特征进行系统分析，然后扩大到油气聚集带、含油气区及含油气盆地等各级油气聚集单元。为指导生产和科学研究，注重培养学生科学的思维方法，使其善于综合运用本课程的基本理论和其它地质基础知识，掌握对一个区域进行含油气远景评价的基本方法，并能科学地预测油气藏存在的方向。绪论

三．我国古代对油气的发现和利用

早在公元前256～261年秦孝文王时在邛崃一带开凿的第一批岩盐井时发现了天然气，并引起通天大火。最早的石油记载见于1800多年前班固所著的《汉书》：“高奴，有渭水，可燃。”我国古代石油应用于照明、膏车、涂料、医药、战争（赤壁之战时用膏油灌入柴草，火烧战船）等方面。我国在世界上是最早开发气田的国家，远在汉朝自流井已发现了天然气。在13世纪以前，天然气的应用以采盐为主。1840年钻成磨井，在1200米深处钻达嘉陵江组灰岩，第三层为主气层，发生了强烈的井喷，火光冲天，三十里外可见，估计日产气量为40立方米以上。绪论

四．我国近代的石油工业

石油勘探历史分为四个阶段：第一阶段：勘探重点在西部，发现了克拉玛依、冷湖、鸭儿峡等油田。第二阶段：从1959年发现特大型的大庆油田，之后又发现了胜利、大港、下辽河等重要石油产地。第三阶段：1975年之后，此阶段扩大找油领域，发现了古潜山及地层油气藏，勘探区域扩大到边远地区的塔里木盆地和东南沿海大陆架。我国的东海、渤海、南海北部湾、珠江口、莺歌海已有许多探井出油。第四阶段：1980年以来，石油工业坚持“稳定东部、发展西部、油气并举”的勘探战略，在西北的塔里木、准噶尔、吐哈盆地及东南沿海加强勘探。绪论

五．世界石油资源的储产形势

地球石油的蕴藏量是相当丰富的，但分布不均匀，中东是石油最丰富的地区，大约拥有世界总储量的54％；拉丁美洲为13％；非洲为8％；其余分布在北美、东南亚、北海、西西伯利亚、欧洲东部及我国东北等地。近年来世界石油的年总产量徘徊在30亿吨左右，中东占世界总产量的1/3，俄罗斯和美国各占世界总产量的20％和15％。在世界石油生产的历史中，美国领先达百余年之久，目前位居第三。前苏联自1975年石油产量已稳居世界第一。二次大战时油田遭到了破坏，产量大减，战后恢复生产，陆续发现了第二巴库－伏尔加－乌拉尔和第三巴库－西西伯利亚，逐年产量迅速上升。90年代苏联解体，沙特阿拉伯石油产量居世界之首。中东的石油生产主要是在二次世界大战以后外国资本家手中发展起来的，主要产油国沙特阿拉伯多年来一直高产，科威特、伊朗、伊拉克、阿拉伯联合酋长国也都有过年产亿吨的记录。非洲的石油生产在60年代后打开局面，主要产油国有尼日利亚、利比亚，产量均破亿吨。绪论

五．世界石油资源的储产形势

绪论

五．世界石油资源的储产形势

绪论

五．世界石油资源的储产形势绪论

五．世界石油资源的储产形势

绪论

五．世界石油资源的储产形势

绪论

五．世界石油资源的储产形势

2009年中国石油产量：1.89亿吨,需求量3.93亿吨,需求年增5%；天然气产量：830亿m3,需求量874.5亿m3。绪论2009年石油产量：独联体：4.96亿吨沙特阿拉伯：4.1亿吨美国：2.67亿吨中国：1.89亿吨伊朗：1.86亿吨

六．石油的用途及作用

石油存在二大作用：政治和经济。我国农业、工业、国防和科学技术的发展中石油和天然气是极宝贵的燃料、润滑油料及化工原料，石油可作为三大合成的主要原材料（塑料、纤维和橡胶），因此，人们说石油是工业的血液。我国石油产量是1978年突破一亿吨。目前年产量居世界第四位，约为1.5亿吨。我国的油气产量并不高，石油勘探的前景较为广阔。陆地发现了大小三百多个沉积盆地，可供勘探的面积450万Km2，约占国土面积的44％，海域中大陆架面积约120万Km2。国外估计我国石油远景储量可望拿到300～1000亿吨，但我国专家估计为300～600亿吨。目前，我国探明的石油储量约为130亿吨，可采储量20多亿吨。我国天然气资源很雄厚，世界天然气的储量增长已超过石油，油气比2：1，而我国是7：1。天然气的地质理论水平和勘探成就与先进国家相比还存在一定的差距，并已意识到21世纪是天然气的时代，石油地质工作者肩负重任，只有努力进取，才能去迎接新的挑战。绪论

七．油气地质的勘探方向

1.寻找多种类型的油气藏地层、断层、地层不整合、古潜山等多种类型油气藏。

2.向深部钻探

主要寻找凝析油和纯气藏。

3.寻找新探区

4.向海洋发展

已经有近百个国家开展了油气勘探，45个国家在海上找到了油气田。一般水深在200m以内的大陆架面积约有3000×104km2，具有极较大的含油气远景。我国东南沿海广大海域拥有巨大的含油气远景。目前，美国和法国正在研究水深3000m海域的钻井新技术。绪论中国特色石油地质理论的发展

主要表现在以下六个方面：

1．陆相生油理论2．含油气盆地类型的划分

①中国东部受太平洋板块向欧亚板块俯冲的影响，在中、新生代形成了一系列拉张型的裂谷盆地－松辽、渤海湾、东北－内蒙裂谷盆地群。

②西部由于印度板块向北推移形成了一系列逆掩推覆所形成的造山带和挤压型盆地－羌塘、塔里木、土哈、准噶尔和柴达木。

③中部为中、新代以来的过渡型盆地－陕甘宁、四川、楚雄盆地（主要产天然气）。

④中国南方十一省的中、新生代“残留型”小盆地－广西的百色、云南陆良盆地。绪论

3.陆相湖盆沉积体系理论和储集层评价方法（指定出一套系统的储集层评价系列和标准）。

4.复式油气聚集区理论。

5.古潜山油气藏形成理论。

6.煤成烃理论。具“早生、早排”特点，是我国未经充分勘探的能源新领域，将是21世纪勘探的重点。自1978年开展煤成气专题研究，先后完成了煤系地球化学特征、成烃机理和模式、煤成气鉴别标志、煤成气藏形成条件研究，并在全国范围进行了煤成气资源评价。绪论我国石油工业面临的问题与勘探战略

目前我国大体需要原油2亿t（1.55亿t），天然气300亿m3（250亿m3）。我国发展战略中要认真解决的几个重大问题：

1.坚持立足于国内资源，并以国外资源为补充，即面向世界，抓住机遇，走出国门。

2.坚决贯彻“稳定东部，发展西部，开发海洋”的战略方针。

3.坚持“油气并举”的方针，大力发展天然气工业。预测我国天然气资源量为38万亿m3，目前探明率仅为2.5％，油气产量比为1：0.1，远远低于世界1：0.7的平均水平。预测我国的煤成气资源量为30～35万亿m3。绪论石油地质学前沿热点问题在研究油藏形成与分布各项石油地质基础条件中，理论上涌现出来的许多需要继续努力解决的重要问题：

1.陆相生油理论我国北到内蒙古二连，南到广西白色，东到近海大陆架，西到新疆，已经发现并开发了数百个油气田。目前，我国石油产量的90%、天然气产量的50%均产自陆相油气田。但在生油理论方面还有许多领域未开展深入的研究工作。生物气的形成、演化和运移规律有机质的二次或多次生烃、排烃机理石油生成后的生物降解稠化和高温裂解成气的过程和量化研究陆相深层（>4000m）烃类生成、运移聚集机理，深层成岩和储层的形成与分布多因素形成的复杂圈闭（多边界组合圈闭）研究与技术中小陆相盆地石油地质条件的有效研究与评价海域复式油气聚集区带的有效勘探开发技术与方法

绪论石油地质学前沿热点问题

2.源控论与复式油气聚集带理论源控论：大油田经常位于生油坳陷附近，每一个生油凹陷都是一个独立的油气聚集区。复式油气聚集带：同一油源区内存在多期发育的断裂系统切割了油气成矿带的完整性，形成复杂的油、气、水系统，使得不同储油层系和不同圈闭类型的油气藏形成叠合连片的复式油气聚集带的赋存形式。绪论石油地质学前沿热点问题

3.海相沉积岩含油气系统研究

我国晚元古代90%以上为海相沉积环境，早古生代约80%为海相沉积环境，晚古生代是海域向陆相沉积的剧烈转化时期，海西与印支运动后海水大面积推出，中新生带很大部分为陆相沉积。海相古地层强烈改造后的含油性晚期构造运动加速石油烃类向两极演化古老海相地层深埋后具有的油气远景海相—陆相复合叠置含油气区成藏理论与勘探绪论石油地质学前沿热点问题

4.古潜山油气藏理论

基底岩石之上的生油层中生成的油气，可以通过不整合面或油源断层运移到古老的基岩储集层中形成的油藏类型。5.数字地球与石油地质学油气勘探开发数据的数字化。多学科的三维可视化（石油地质、地球物理、地球化学、油藏工程、采油工程等）。资源共享，使得研究过程和生产过程实现人机联作的交流。专家系统，从专家系统中汲取较快、较全面的信息，丰富经验，快速提高地质认识，依靠信息技术，提高勘探成功率。绪论参考书

1.张厚福等，《石油地质学》2.潘钟祥，《石油地质学》3.赵重远，《石油地质学进展》4.蒂索，《石油形成和分布》5.赵文智等，《石油地质综合研究导论》6.张刚等译，《含油气系统－从烃源岩到圈闭》绪论第一章

石油、天然气、油田水的成分和性质第一节石油第二节天然气第三节油田水第四节碳同位素本章提要系统的阐明石油的观念及油、气、水的物理性质和化学组成特征，介绍碳同位素的基本知识，及在对天然气成因类型划分上的应用，并介绍海、陆相原油在碳同位素组成上的差异。

一．可燃有机矿产可燃有机矿产：石油沥青、煤、油页岩、一部分硫。石油沥青：石油、天然气及固态衍生物。石油：

以液态形式存在于地下岩石孔隙中的可燃有机矿产。第一节石油

二．石油的化学组成

研究石油的化学组成和物理性质，对查明油气的生成、运移、聚集和分布规律，制定开采、加工方案，评价油品的质量及综合利用石油的前景都具有非常重要的意义。

1．石油的元素组成组成石油的元素主要是C、H和少量的O、S、N及微量元素。其中C含量占84～87％；H占11～14％；其它占2％。

C、H在石油中以烃的型式出现，烃在石油中占绝对优势，是组成石油的主体，一般含量在95～99％。剩下的O、S、N及微量元素总含量一般为1～4％。但个别情况下S的含量可以高达3～7％。如墨西哥石油S的含量达3.6～5.3％。以S含量1％为界限，将原油分为高硫原油和低硫原油我国油田的硫含量多以低硫出现，如任丘油田硫含量为0.33～0.43%，克拉玛依为0.05％；大庆为0.11％。

第一节石油

1.石油的元素组成原油中氮含量平均值为0.094％,90％以上样品氮含量小于0.2％。以N含量0.25％为界限，将原油分为高氮原油和低氮原油。2.原油的馏分和组分第一节石油

原油的馏分

原油的馏分是利用组成石油的化合物具有不同沸点的特性，加热蒸馏，将原油切割成不同沸点范围的若干部分，每一部分就是一个馏分。第一节石油

原油的组分

原油化合物的不同组分，对有机溶剂和吸附剂具有选择性溶解和吸附性能，据这一特性，可以选用不同有机溶剂和吸附剂，将原油分成若干部分，每一部分就是一个组分。第一节石油

2.原油的馏分与化合物组成的关系

低沸点馏分：由低碳数、分子量较小的烷烃和环烷烃组成。

中沸点馏分：以中分子量和较高碳数的烷烃和环烷烃，并含有一定量的芳烃和环烷芳烃及少量的含N、S、O化合物。

重馏分以高碳数和大分子量的环烷烃、芳烃、环烷芳烃和含N、S、O化合物组成。

3.石油的烃类组成（1）烷烃（CnH2n＋2）

烷烃是一种饱和烃，常温、常压下C1－C4为气态；C5－C16为液态；C17以上的为固态。烷烃的熔点、沸点、折射率物理常数随分子量增加而增加。烷烃又分为正构烷烃（单键相连、排成直链）和异构烷烃（有支链）。正构烷烃：—C—C—C—C—C—

异构烷烃：

正构烷烃

石油中已鉴定出的正构烷烃自C1－C45，但大部分正构烷烃碳数≦C35，含量一般占石油体积的15～20％，轻质石油可大于30％，重质石油小于15％。第一节石油

特点：①正构烷烃分布曲线是一条连续的曲线；②大多数原油的正烷烃系列C15内有一极大值；③在较高分子的正烷烃部分，奇偶优势消失。第一节石油

在石油中不同碳原子数正构烷烃相对含量是一条连续的分布曲线，称为正构烷烃分布曲线。正构烷烃曲线的分布特点与成油的原始有机质类型、成油环境和成熟度有密切的关系，因此它的应用很广。

①成熟度在气象色谱图上，生物及近代沉积中，>C15的正构烷烃奇数碳原子占优势，而古代沉积物及原油中此优势消失。即近代沉积物中的脂肪酸偶数碳占优势，而古代沉积中则此偶奇优势降低，甚至可接近于1。

②原始母质类型现代沉积物中C15以上正构烷烃OEP值与母质类型有关，即陆相>海相；沼泽相>湖相；近岸相>远离陆地相。海相沉积的主峰碳数低；而陆相沉积中，高等植物碎片相对较多，则主峰碳数值高些。主峰碳数陆相大于海相。第一节石油

异构烷烃石油中异构烷烃以≦C10为主，而C11～C25的较少，且以异物间二烯型烷烃最为重要，它存在于低－中等沸点的馏分中，含量可达0.5%。

应用：

可用于油源对比，对比时常用老鲛烷和植烷两种化合物相对含量进行对比。2、6、10、14四甲基十五烷2、6、10、14四甲基十六烷第一节石油

（2）环烷烃（CnH2n）

环烷烃属于饱和烃，由许多围成环的多个甲基（－CH2－）组成，组成环的碳原子数是多少，相应的称为几员环。按分子中所含碳的环的数目，分为单环烷烃、双环烷烃、三环烷烃和多环烷烃。石油中的环烷烃多为五员环和六员环。环烷烃的熔点、沸点都比碳原子相同的烷烃为高。低分子量的环烷烃（<C10）以单环为主。石油中的环戊烷（五员环）和环己烷（六员环）及衍生物是其重要的组成部分。

第一节石油

应用：

①估计石油生成时的古地温

环己烷/环戊烷的比值估算各种石油生成时的地下温度（我国克拉玛依原油的该比值为3.6；玉门为2.5，说明克拉玛依生成的石油温度低于玉门石油生成温度）。②石油有机成因的证据中到大分子量的环烷烃可以是单环到双环，四－五环环烷烃结构与生物体中的四环甾族化合物和五环的三萜类化合物有明显的相似性。

第一节石油（3）芳香烃（CnH2n-6）

芳香烃属于不饱和烃，是由六个氢原子和六个碳原子组成的苯环化合物，按其结构不同分为单环、多环和稠环三类芳香烃。

单环

多环稠环在石油的低沸点馏分中，芳烃含量较少，且多为单环芳香烃，随着温度的升高，芳烃含量增多，除单环外，出现了双环。在重质馏分中，还可能出现稠环芳香烃，如萘、蒽、菲。单环芳烃不溶于水，但溶于汽油、乙醇、乙醚等有机溶剂，它们具特殊气味，有毒，比重为0.86～0.9。石油中出现芳烃含量最多的是苯、萘、菲，每个类型的分子常常不是母体，而是烷基衍生物，如苯是甲苯。石油中重要的是四环、五环的环烷芳烃，它们大多数与甾族和萜族化合物有关，是生物成因标志化合第一节石油物，其含量及分布特征是研究石油成因，进行油源对比的重要指标。

(4)含氧、氮、硫化合物原油中普遍含有氧、氮、硫化合物，低－中分子量主要存在于轻－中馏分中，高分子量存在于胶质、沥青质中。①石油中所含的硫化物主要是硫化氢、硫醇、噻吩、二硫化物等。其中噻吩与苯环结合形成苯并噻吩、二苯并噻吩，在成熟的原油中它们的比值小于1。②石油中的含氮化合物有喹啉、吡啶、咔唑、卟啉、吡咯、吲哚等，其中对卟啉的研究较多，认为石油中的卟啉是由植物的叶绿素和动物的氯化血红素转化而来的，其存在说明石油是有机成因的。金属卟啉化合物中，四个吡咯环由四个甲川桥联结而成。石油中的金属物质V、Ni与卟啉分子中的N呈络合状态存在，形成V卟啉和Ni卟啉。我国石油以Ni卟啉为主，V/Ni比小于1。不是第一节石油所有的原油中都含有卟啉化合物，一般中新生代地层形成的原油中，卟啉含量较多，而古生代地层中含量低或不含，这可能与卟啉的稳定性有关，在温度>250℃或氧化条件下，卟啉可发生开环裂解反应而被破坏。卟啉的含量与沉积相有关，海相富含V卟啉；陆相富含Ni卟啉。③石油中的氧化物有有机酸、酚、酮等化合物。C1－24是脂肪酸；C5－10是环烷酸；C10－15是异物间二烯酸。几乎所有的原油中都含有环烷酸，但含量变化较大，从0.3～1.9％。环烷酸与碱金属作用生成环烷酸盐，而环烷酸盐特别易溶于水，因此，地下水中环烷酸盐的存在是找油的良好标志。第一节石油

三．海、陆相石油的基本区别

1．饱和烃和芳烃含量海相石油的饱和烃含量占石油总量的25～70％，芳烃占总烃的25～60％：陆相饱和烃占石油总量的60～90％，芳烃占总烃的10～20％。

2．含蜡量陆相石油以高含蜡量为其主要特征，一般为10～30％；海相石油的含蜡量一般小于5％，仅为0.5～3％。

3．含硫量海相一般为高硫石油，特别是海相碳酸盐岩和蒸发岩系中的石油硫的含量更高；陆相一般为低硫石油，但个别盐湖和蒸发岩中的石油也可以是高硫的。

4．V/Ni含量比值海相石油的V/Ni>1；陆相石油的V/Ni<1。

第一节石油

5．稳定同位素的组成

海相的>-27‰；陆相<-29‰

。

第一节石油

四．石油的物理性质

1．颜色石油的颜色有淡黄、深褐、棕色和黑色等。颜色的变化主要取决于石油中胶质和沥青质的含量。

2．比重我国和前苏联应用的石油比重指的是一个大气压下20℃石油与4°C纯水的单位体积重量比。用d204表示。欧、美各国以一个大气压下，60°F石油4°C纯水单位体积重量比。常以API度表示。

石油的比重一般在0.75～0.98之间，以0.9作为轻质和重质石油的分界。石油的比重与它的化学组成有关。

第一节石油

①含氢量、碳原子数，在碳数相同的情况下，烷烃<环烷烃<芳烃；②溶解气量、温度、压力。

3．粘度粘度代表石油流动是分子之间相对运动所引起的内摩擦力的大小。石油地质学上用的是绝对粘度，单位为（Pa•s），公式为：

①石油的化学组成②温度③压力④溶解气量

第一节石油

4．溶解性石油可溶于有机溶剂，但在水中的溶解度很低，石油溶解性特征：碳数相同的单体化合物的溶解度芳烃>环烷烃>烷烃；当石油中饱含CO2和烃气时，石油的溶解度增大；温度下降，溶解度降低；水中无极组分含量及含盐量增加，烃类的溶解度降低。第一节石油

5．荧光性石油在紫外线照射下可产生荧光的特征，称为荧光性。石油中的饱和烃不发光，是多环芳烃和非烃引起发光。发光颜色随石油的性质而变。发光颜色特征：浅蓝色-轻质油；绿和黄色-含胶质较多的石油；褐色-含沥青质多的石油第一节石油

6．旋光性当偏光通过石油时，偏光面会旋转一定角度，凡具有能使偏光面发生旋转的特性，称为旋光性。石油中常含有胆甾醇和植物性甾醇的不对称结构分子，是化合物本身具有旋光性。胆甾醇和植物性甾醇存在于动、植物体中，因此，有些人将石油的旋光性做为石油是有机成因的证据。

7．凝固点和液化点石油的凝固和液化温度没有固定的数值，凝固点的高低与所含的含蜡量和烷烃碳原子数具有正相关系，采油中，凝固点高的原油易在井底结蜡，低凝固点石油为优质石油。

8．导电性

石油具有较高的电阻率109～1016Ω•m，与油田水（0.02～0.1Ω•m）和沉积岩（1～104Ω•m）相比，可视为无限大。测井曲线上就是根据油气水层的电阻率不同而划分出来油气水层来的。同时也可用测井曲线进行地层对比。

第一节石油

一.天然气的概念及产出类型

1.天然气的概念

天然气是指天然存在于自然界的一切气体，它们是各种气体化合物或气态元素的化合物。其成因广泛而复杂，如有机物质产生的生物化学分解气及高温裂解气、放射性元素蜕变及热核反应产生的气体、岩石的变质及岩浆活动、宇宙及空气等作用，都可以生成天然气。但石油天然气地质学中所讲的狭义的天然气，指的是油田和气田有关的可燃气体。成分以气态烃为主，多与生物成因有关的天然气。

二.天然气的化学组成

以甲烷为主，含有常见的非烃气体N2、CO2、

CO、H2S及微量的惰性气体。天然气中碳占65～80％、氢占12～20％、O＋N＋S占0.3～44％。在天然气的化合物组成中含少量的C2～C6的烷烃，一般碳数越大，含量越少。第二节天然气

三.天然气的类型

天然气按成因分为四大类：

（1）生物气：指沉积物中有机质在还原环境下，经厌氧微生物作用形成的富甲烷的气体。

生物气(细菌气)是指在表层生物化学作用带内(或成岩作用早期)，在微生物群体的发酵和合成作用中形成的甲烷气和部分二氧化碳、少量的氮气及微量的其他气态组分。生物气包括两种类型：生物甲烷气：由生物对泥岩中有机质作用生成的天然气；原油菌解气，由原油菌对原油作用生成的气体。

C1％的含量在85～95％以上，C1/C2+C3为4～10，C1／C2+)大于100，δ13C为－55～－100‰。

第二节天然气第二节天然气

三.天然气的类型

天然气按成因分为四大类：

(2)热解气是有机质在深层作用阶段生成的热降解气和变质作用阶段生成的热裂解气。热解气是大多数气藏形成的主要气源。在有机质演化各阶段成生的气态烃中，产气比率为：成岩阶段（未成熟期）占7％；深成作用阶段（成熟和高成熟期）82％；变质作用阶段（过成熟期）11％。特征:δ13C值为－55～－25‰,δD为－130～－260‰,C1/C2+C3为200～100。①处于深层作用阶段,甲烷和总烃的比值,（）<0.9②处于变质作用阶段,甲烷和总烃的比值为,（）>0.9第二节天然气

(3)煤层气指以各种形成存在的腐殖型有机物在成煤作用过程中形成的全部天然气。

特征:δ13C值为－20～－30‰，CH4含量在90％左右。

(4)深源气指来自地壳深部和上地幔的无机成因气体(CH4、CO2、N2)。该气体特征以含CO2、N2高为特征，其含量可达60～70％，CO2在有机成因气中一般小于5％。第二节天然气

(5)甲烷水合物

在深海压力和低温条件下形成的晶体甲烷白色冰状化合物。目前已经在地球上发现了20多处深海甲烷气体蕴藏地，1m3甲烷水合物可释放出最多达164m3甲烷气体。主要分布在冻土带、极地和深海沉积物中。第二节天然气

赋存条件：

由甲烷与水分子组成

地温（0-10℃）高压（〉10MPa）

海水深度2000-3000m的海底

海底以下数百米的沉积层

陆地常年冻土带200-2000m第二节天然气

对甲烷水合物研究需要解决三方面的问题：

深海（某一深度以下）是否普遍存在具开采价值的甲烷水合气，不同深海区域有机物发育程度、深海水介质特性和温度压力环境是不同的，目前对巨大规模的水合气预测还停留在预测阶段。目前对常规天然气的开采技术已经成熟，而甲烷水合气是在深水压力温度相对界面一定的不稳定的平衡因素控制下赋存的天然气与水准固态的结晶体，用什么工艺技术开采以确定水合气价值是重大变数。

控制水合气的温度压力平衡界面一旦改变或破坏，大量甲烷气逸向海洋和大气所产生的地球温室效应将是灾难性的，会给人类空间带来难以预料的后果。

按重烃含量分类

一般常将天然气中重烃的含量将天然气分为湿气（富气）和干气（贫气）。

干气：甲烷含量大于95％，重烃含量小于5％，干气不与油相伴生，可形成纯气藏。燃烧时呈兰色火焰，用导管收集通入水中不见油膜。

湿气：重烃含量大于5％，湿气与油相伴生。燃烧时有微弱的汽油味，呈黄色火焰，用导管收集通入水中，水面会出现彩色油膜。

第二节天然气

按产出状态分类

1.气藏气：基本上不与石油伴生，单独聚集成纯气藏的天然气。甲烷含量大于95％，重烃含量小于5％。

2.气顶气：与石油共存于油气藏中，呈游离气顶状态的天然气。重烃含量大于5％，湿气是与油相伴生的天然气。

3.溶解气：溶于石油或地下水中的天然气。

4.凝析气（轻质油）：当地下的温度和压力超过临界条件后，由液态烃逆蒸发而形成的气体。一旦采出后，由于地表压力、温度降低而凝结为轻质油。多分布在地下3000~4000m或更深处。

第二节天然气

四.天然气的物理性质

天然气一般无色，可以有汽油味和硫化氢味，可燃。

1.相对密度标准状态下，单位体积的天然气与空气重量之比。一般为0.65～0.75之间。

2.粘度天然气的粘度与它的化学组成及所处的环境有关，如0oC时为0.0031厘泊，20oC时为0.0012厘泊。天然气的粘度随分子量的增加而减小；随温度、压力的增加而增大。因为分子间的距离不能增加，而温度升高后会使气体分子运动加速，增加分子间的碰撞次数，导致粘度加大。

3.蒸气压力将气体液化时所需要施加的压力，称为该气体的饱和蒸汽气压力。第二节天然气

4．溶解性天然气可不同程度地溶于水和油中，其溶解量取决于天然气和溶剂的成分、气体的压力和温度。天然气在石油中的溶解度比水中大，随压力增加而增大。在标准状态下，甲烷在石油中的溶解系数为0.3，比在水中大9倍（水为0.033），在高压下，石油可溶解数百倍于自身体积的天然气。温度降低，可使溶解度增加。

5．热值热值是指每m3天然气燃烧时所发出的热量，单位是大卡/m3、大卡/kg、J/kg。

烃气中氢含量高，具有极高的热值，是优质燃料。氢气热值是3400大卡/m3、甲烷热值是8870大卡/m3、湿气热值是20，000大卡/m3、煤热值是4000大卡/m3、石油热值是10，000大卡/m3。

第二节天然气

一.水的概念及产状油田水：油田范围内直接与油层连通的地下水。

二.油田水的产状

根据水与油、气的相对位置，将油田水分为底水和边水。

底水：含油外边界以内直接与油气相接触的油层水。

边水：含油外边界以外的油层水。

三.油田水的来源及形成

1.沉积水

2.渗入水

3.深源水：来源于地幔及地壳深部的高温、高矿化度、饱和气体的地下水。四.油田水的矿化度及化学组成

油田水的矿化度:指水中各种离子、分子和化合物的总含量。将水加热到105oC，使水蒸发后所剩下的残渣重量或离子重量。第三节油田水

矿化度单位：单位是g/l、mg/l、ppm。与油气有关的水是以高矿化度为特征，一般来说:

海相油田水矿化度大于陆相油田水矿化度碳酸盐岩油田水矿化度大于碎屑岩油田水的矿化度保存好的油田水的矿化度大于开启程度高的油田水的矿化度

埋藏深的油田水的矿化度大于埋藏浅的油田水的矿化度但是也有例外，海相油田水的矿化度接近于淡水；深部油层水的矿化度小于浅层油层水的矿化度，通常认为这种反常现象与不整合有关。第三节油田水

2.有机组分：烃类、酚和有机酸。油层水与非油层水的区别：油层水中的烃类含气态烃和液态烃，非油层水中只含少量的甲烷。油层水中苯化合物含量较高，一般为0.01～1.58mg/l，最高可达5～6mg/l，其中甲苯/苯的比值大于1，而非油层水该比值小于1。酚的含量高，一般为0.18mg/l，最高达10～158mg/l。以邻甲酚和甲酚为主，非油层水以苯甲酚为主。油层水含环烷酸、脂肪酸和氨基酸，其中环烷酸是石油环烷烃的衍生物，可作为找油气的重要化学标志。

第三节油田水油田水的化学组成是指溶于油田水的溶质的化学组成，包括油田水中的无机组成、有机组成、溶解气及微量元素。

1.无机组成：常用六个阴、阳离子代表大量的无机组成。阴离子：Cl－、SO4＝、HCO3＝

阳离子：Na＋（K＋）、Ca＋＋、Mg＋＋

五.油田水的类型目前对油田水的分类应用较为广泛的是苏林分类，他将天然水分为两大类：大陆型水和海洋型水